Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Hálózati Alapok. Mire használják a számítógép hálózatokat? Üzleti (tudományos) alkalmazások Otthoni alkalmazások Mozgó felhasználók.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Hálózati Alapok. Mire használják a számítógép hálózatokat? Üzleti (tudományos) alkalmazások Otthoni alkalmazások Mozgó felhasználók."— Előadás másolata:

1 Hálózati Alapok

2 Mire használják a számítógép hálózatokat? Üzleti (tudományos) alkalmazások Otthoni alkalmazások Mozgó felhasználók

3 Miért érdemes hálózatot kialakítani? Mert így hardvereszközöket (pl. nyomtató, merevlemez tartalma) és szoftvereket tudunk megosztani. (Egy példányt többen használhatnak.) Ezáltal költséget takaríthatunk meg Felgyorsul a kommunikáció az egyes felek között, új kommunikációs formákra ( , chat…) lesz lehetőség. Olyan adatbázisokat használhatunk, melynek információtartalma napról napra bővül, változik, így gyorsan lesznek elérhetők. (pl. repülőjegy rendelés)

4 Erőforrások megosztása Üzlet: gyártás felügyelet, készlet nyilvántartás, könyvelés egyesítése, hogy mindenki elérhesse Tudomány: adatbázisok, könyvtárak, programok, tudományos publikációk, dokumentumok … elérhetővé tétele Fizikai eszközök megosztott használata: nyomtató, CD író, lapolvasó A tudás és az információ megosztása: adatok, dokumentumok, képek, weblapok

5 Hálózatok hardverelemei Olyan fizikai eszközök, amik a hálózatok kialakításánál szükségesek. Ezek biztosítják hogy az adat el tudjon jutni fizikailag az egyik helyről a másikra: –DSL(ISDN,ADSL) –Kábel (rézdrót, koax, optikai) –Rádió, műholdas adók –Router –Switch –Hub –Repeater

6 HUB Hálózati eszközök közös kapcsolódási pontja. A hubokat tipikusan helyi hálózatokban (LAN) használják számítógépek és más eszközök összekötésére. Az egyszerűbb passzív hubok működésük során a bemeneti kapura érkező csomagokat értelmezés és válogatás nélkül minden más kapura kimenetként másolják, így azt minden az adott hubba csatlakozó hálózati eszköz megkapja. Ezzel szemben az aktív v. intelligens hubok a fogadott csomagokat értelmezik, és csak arra a kapura továbbítják, amelyiken a csomag célállomása található. Ehhez összetettebb eszközre van szükség, amely viszont jóval nagyobb sávszélességet biztosít, hiszen a párhuzamos forgalmazást is lehetővé teszi az eltérő csomópontok között.

7 Router, switch Router: Intelligens hálózati eszköz, amelynek feladata a beérkező adatcsomagok továbbítása a célállomás felé a lehető legoptimálisabb úton. Az útválasztók ennek a feladatnak az ellátásához útválasztási táblázatot vezetnek, amely alapján képesek annak eldöntésére, hogy melyik általuk közvetlenül elérhető csomópontnak kell továbbítaniuk az éppen feldolgozás alatt álló csomagot ahhoz, hogy az a legrövidebb úton a célállomásra juthasson. Az Interneten minden közbenső állomás útválasztási funkciókat is ellát. Switch: Intelligens hálózati eszköz, amely különböző hálózati szegmensek között biztosítja a csomagolt adatok továbbítását. Szegmens: olyan vezetékszakaszok ahol az adat továbbításon kívül más nem történik.

8 Protokollok, Interfészek Ahhoz, hogy a számítógépek együtt tudjanak dolgozni, kommunikációs szabályokat kell felállítani. A szabályok pontról pontra meghatározzák, mit és hogyan kell csinálni. Ezeket a szabálygyűjteményeket nevezzük protokolloknak. Minden hálózati funkcióhoz tartozik egy vagy több protokoll. Az interneten történő adatátvitelhez a TCP/IP protokoll, a levelezéshez pl. IMAP vagy POP3, weboldalakhoz a HTTP-t alkalmazzák. Hardvereszközök és szoftverek egymás közti kommunikációjának kereteit rögzítő szabályrendszer, amely pontosan meghatározza, hogy a felek milyen kér(d)éseket intézhetnek egymáshoz és azokra milyen válaszok adandók.

9 Számítógép-hálózati protokoll Protokoll: Szabályok és konvenciók összességének egy formális leírása, mellyel meghatározzák a hálózati eszközök (csomópontok) kommunikációját (kommunikációs szabályok halmaza).

10 Az internet története 1960-as években a hidegháború miatt az USA olyan hálózat kialakításába kezdett, ami túlélhet egy atomtámadást. A hálózat védelmét két dologban látták: 1.A hálózatnak ne legyen központja, minden csomópont legalább másik két csomóponthoz kapcsolódjon. 2.Az üzenetek csomagokra bontva, egymástól függetlenül haladjanak, akár más-más útvonalon re 4 egyetem közös hálózata lett az ARPANET majd 1970-es évek közepére kifejlesztették a TCP/IP protokolt as évektől az ARPANET átadta helyét az Internetnek re fejlesztették ki a világhálót (WWW = World Wide WEB) ami grafikus felületet biztosít az internetezni vágyók számára.

11 Internet felépítése A hálózatban rengeteg számítógép van. Fizikai felépítése szempontjából vegyes topológiájú, logikai felépítését a TCP/IP protokollcsalád szabályozza. Ez gondoskodik arról, hogy az üzeneteink csomagokra bontva jussanak el a forrástól a célig. A célnál a csomagokból újra üzenet lesz függetlenül attól, hogy milyen úton jutott el melyik csomag a célhoz. A TCP (Transmission Control Protocol) összeköttetés alapú kapcsolat protokolja, felépíti a kapcsolatot, gondoskodik a csomagok célba juttatásáról, majd bontja a kapcsolatot. Hogy a csomagok a célba eljussanak meg kell határozni a célt. A cél meghatározása az IP (Internet Protocol) címmel történik.

12 Hálózatok topológiája Topológia: Az a mód ahogy a számítógépeket egymással összekötjük. Kötési módok: –Sín (busz) –Gyűrű –Csillag –Fa –Teljes hálózat –Celluláris hálózat –Vegyes topológia

13 Hálózatok topológiája Sín topológia: a gépeket egy főkábel segítségével kötjük össze. Ehhez kapcsolódnak az egyes gépek. Ha egy kapcsolat sérül akkor 2 részre szakad a hálózat. Gyűrű topológia: hasonló a sínhez. Itt a sín két végpontja össze van kötve. Min. 2 sérülés kell történjen ahhoz, hogy a gépek essenek ki a hálózatból Csillag topológia: A gépek egyénileg csatlakoznak egy központi egységhez. Ha bármelyik kapcsolat megsérül, akkor csak egy gép esik ki a kommunikációból.

14 Hálózatok topológiája Fa topológia: több csomópontból álló ágakat tartalmazhat. Ha egy kapcsolat megsérül akkor az adott ágon levő összes gép leszakad a hálózatból. Teljes hálózat: Akkor van, ha minden gép minden géphez kapcsolódik. Ez a legbiztonságosabb elrendezés. Nagy kiterjedésben azonban lehetetlen megvalósítani. Celluláris hálózat: vezeték nélküli eszközök által létrehozott hálózat. Vegyes topológia: A fenti topológiák keveredésével kialakított hálózat. Napjaink hálózatai leginkább ilyenek.

15 Kliens (ügyfél) -szerver modell Hálózat két klienssel és egy szerverrel

16 Otthoni alkalmazások „Egy magánembernek semmi oka nincs arra, hogy személyi számítógép legyen az otthonában” Ken Olsen a DEC elnöke (1977) Szövegszerkesztés, számítógépes játékok  Internet elérés, modem, szélessáv … Távoli információ elérése (újságok, művészet, zene, történele, kormány intézmények ….) a nyomtatás visszaszorulása, noteszgépek megjelenése Személyes kommunikáció (azonnali üzenetküldés, csevegő szoba, hírcsoportok

17 Hálózati hardver Lokális hálózatok Nagyvárosi hálózatok Nagy kiterjedésű hálózatok Vezeték nélküli hálózatok Otthoni hálózatok Összekapcsolt hálózatok

18 Osztályozás méret szerint

19 Lokális hálózatok Lokális hálózat (Local Area Network, LAN) egyetlen épület vagy max. néhányszor 10 km, méret korlátos és az átviteli idő előre ismert irodákban, gyárakban, egyetemeken számítógépek, nyomtatók és egyéb közös források megosztása üzenetküldés Hagyományos LAN, mikro- vagy nano- szekundumos késleltetés, 10 Mb/s vagy 100 Mb/s Vezérlési mechanizmus: központosított (központi egység, ami megmondja, hogy ki adhat), elosztott (minden gép maga dönti el ad-e vagy sem) IEEE as szabvány vagy Ethernet, sín topológia, mindenki bármikor adhat csomagokat, ütközés esetén mindkét gép véletlen hosszú ideig vár IEEE 802.5, vezérjeles gyűrű vagy token ring, gyűrű topológia, bitek egyenként, a gépek felváltva férnek a gyűrűhöz

20 Nagyvárosi hálózat (Metropolitan Area Network, MAN) Egy kábeltévé-hálózatra alapozott nagyvárosi hálózat (fejállomással és elosztó dobozzal)

21 Nagy kiterjedésű hálózat (Wide Area Netwok, WAN) A helyi hálózatra kapcsolódó hosztok és az alhálózat viszonya

22 WAN Hosztok (host); az alkalmazások futtatására szolgál, a vásárlók tulajdonai Alhálózat (subnet); a kommunikációra szolgál, Internet szolgáltató birtokolja. Nem keveredik a kommunikáció az alkalmazásokkal Átviteli vonalak (transmission line, line), kapcsoló elemek (switching element, switch), router (forgalomirányító) Router  router kommunikáció más routereken keresztül, tárol-és-továbbít vagy csomagkapcsolt (packet switched) alhálózat, Pici és azonos méretű csomagokat celláknak (cell) is nevezik Van műholdas WAN, nem csomagkapcsolt

23 Vezeték nélküli hálózatok A vezeték nélküli hálózatok csoportjai: Rendszerhálózatok (system interconnection) a számítógép egyes részeit köti össze, pl. Bluetooth (kék fog) egér, billentyűzet, printer kábeleket helyettesít, mester-szolga elrendezés Vezeték nélküli helyi hálózatok (wireless LANs, WLAN), antennák a gépekben, melyek a hozzáférési ponttal (access point) állnak kapcsolatban, kiváltják a vezetékes LAN-okat, IEEE Vezeték nélküli WAN-ok, kis sebességű hálózatok: mobiltelefon hálózathoz kiépített rádiós hálózat, 1. generáció: analóg, csak hangot; 2. generáció: digitális, csak hangot; 2.5 generáció, tud adatot is, de csak a hang helyén; 3. generáció: hangot és adatokat egyaránt. Minden vezeték nélküli hálózat valahol kapcsolódik a vezetékeshez

24 Fizikai megvalósítás A hálózat tulajdonképpen az a csatorna amin az adatátvitel történik. A hálózatok egyik fontos tulajdonsága, hogy min keresztül áramlik az információ a hálózatba kötött gépek között. (A fizikai eszközök a hardver részét képezik míg azok a szabályok amiknek meg kell feleljenek hardverek működése protokolloknak nevezzük. Ezek az OSI modell fentebbi szintjeit alkotják.) A fizikai réteg lehet vezetékes vagy vezeték nélküli. Vezetékes: A vezeték fizikai felépítése erőteljesen befolyásolja az alkalmazhatóságot. Legelterjedtebbek a koaxiális és a sodort érpárú kábelek. Nagyobb átviteli sebesség érhető el optikai kábeleken, de ezek kiépítése költségesebb. Vezeték nélküli kábelek a mobilitás növekedését szolgálják. Ilyen kiépítések a rádiófrekvenciás, mikrohullámú és infravörös átvitel. (pl. mobiltelefon)

25 Hivatkozási modellek Az OSI hivatkozási modell (Open System Interconnection), Nemzetközi Szabványügyi Szervezet (International Standards Organization, ISO) modellje A TCP/IP hivatkozási modell Az ARPANET és a belőle kifejlett Internet modellje Az OSI és a TCP/IP hivatkozási modellek összehasonlítása

26 Az OSI hivatkozási modell Rétegek: 7. Alkalmazási 6. Megjelenítési 5. Viszony 4. Szállítási 3. Hálózati 2. Adatkapcsolati 1. Fizikai

27 Adatátvitel az OSI hivatkozási modellben A rétegek között a tényleges adatátvitel valójában függőleges irányban történik, de az egyes rétegek úgy működnek, mintha vízszintes irányba továbbítanának az adatokat. Ahhoz, hogy az adatkeretek eljussanak a legfelső rétegtől a legalsó rétegig – majd a vevő esetében a legalsó rétegtől a legfelsőig – igényben kell venni a szomszédos rétegek ún. szolgáltatásait. A szomszédos rétegek között intefész található, amely azt definiálja, hogy az alacsonyabban lévő réteg milyen elemi műveleteket és szolgálatokat nyújt a magasabban lévő réteg számára.

28 Az egyes rétegek úgy viselkednek, hogy nem vesznek tudomást arról, hogy alacsonyabb szinten hogyan zajlik a kommunikáció. Csak a közvetlenül alattuk (felettük) levő rétegekkel tartanak kapcsolatot, és a másik hoszt azonos szintű rétegével kommunikálnak. Pl: A főnököt nem érdekli hogy milyen módon jut el az általa megírt levél a másik igazgatóhoz, csak azt látja hogy a másik ugyanazokat a betűket olvasta el amit ő leírt és odaadott a titkárnőnek. Az hogy a titkárnő azt begépelte a számítógépbe és elküldte en vagy inkább a faxot választotta, esetleg elszalasztotta vele a futárt. Számára teljesen mindegy. A másik igazgatót ugyanígy csak az üzenet érdekli s nem az, hogy hogy jutott hozzá a titkárnője. OSI modell rétegei

29 Az OSI modell 1.Fizikai réteg: bitkapcsolatokat visz át 2.Adatkapcsolati réteg: a csomagok hibamentes továbbításáért felel 3.Hálózati réteg: kapcsolat felépítse, csomagok átvitele, kapcsolat bontása a feladata 4.Szállítási réteg: hoszt-hoszt kapcsolat megvalósítás a feladata 5.Együttműködési réteg: bejelentkezés és szinkronizálást végez. 6.Megjelenítési réteg: adatok ábrázolását, tömörítését, tikosítását végzi 7.Alakalmazási réteg: virtuális állománykezelés, levelezés szintje

30 Hálózati kapcsolóelemek

31 Az TCP/IP Rétegmodell 1. Adatkapcsolati réteg (host-to-network) Nem specifikált A LAN-tól függ 2. Internet réteg (IP Internet Protocol) Speciális csomagformátum Útvonal meghatározása, Routing-protokoll Csomag továbbítás (packet forwarding) 3. Szállítói réteg (Transport) TCP (Transport Control Protocol) megbízható, bidirekcionális, byte-folyam átviteli szolgáltatás Fragmentálás, folyam-felügyelet, multiplexálás UDP (User Datagram Protocol) Csomagok átadása az IP-nek Nem megbízható, nincs folyam-felügyelet 4. Felhasználói réteg (Application) Számos szolgáltatás: Telnet, FTP, SMTP, HTTP, NNTP, DNS, …

32 A TCP/IP referencia modell Alkalmazási réteg Szállítási réteg Internet réteg Hoszt és hálózat közötti réteg OSI és TCP/IP

33 Az Internet protokollok

34

35 Protokollok és hálózatok a kezdeti TCP/IP hivatkozási modellben

36 Információ továbbítás Az információ továbbítás az adatkapcsolat szintjén jelentősen megszabja a hálózat milyenségét. Két alapvető technológiát különböztetünk meg: 1.Csomagalapú hálózat: Az információ (egységes méretű) csomagokban kerül továbbításra, az egyes csomagok egymástól független utakon is mehetnek. A végcélban összeáll újra az eredeti információ. Ehhez feltétlenül szükséges egy cím, hogy tudjuk hova kell a csomagot postázni. (Ilyen módszer a levél- posta, számítógépek kommunikációja) 2.Összeköttetés alapú hálózat: Mindig először fel kell építeni a kapcsolatot, ezen eljuttatni a (tetszőleges nagy) üzenetet, majd le kell bontani a kapcsolatot. Ilyen módszert használ a telefon.

37 Kapcsolási módok (a) Vonalkapcsolás. (b) Csomagkapcsolás.

38 A hálózat logikai felépítése A második lépés a logikai felépítés. Két lehetséges modell: Szerver-kliens modell: van egy kitüntetett számítógép (szerver) amin keresztül megy minden kérés. Ez a gép szolgálja ki az összes többi gépet (klienseket). A szerver gép külön ilyen célra kialakított operációsrendszert használ (pl. Linux, Win NT, Novell Netware), a kliens gépeken bármilyen operációs rendszer lehet. Hátránya, hogy működtetéséhez rendszergazdára (hálózati op.rdsz.-hez értő szakemberre) van szükség. A szerver kiesése esetén a hálózati szolgáltatások nem működnek. A szerver hardverigénye sokkal nagyobb mint a klienseké.

39 Egyenrangú hálózatok. Nincs kitűntetett szerepű számítógép, minden gépen beállítható, hogy milyen erőforrásokat oszt meg a hálózat többi tagjával. Mindenki a saját gépéért felelős, nem kell rendszergazda. Hátránya hogy a hálózatban levő gépek száma korlátozott (nem túl nagy – kb. tanteremnyi) A hálózat logikai felépítése

40 Címzési alapfogalmak Unicast, Multicast, Broadcast Unicast (pont-pont átvitel) pl. telefon Pontosan két résztvev kommunikál egymással direkt Broadcast (egytől-mindekinek) pl. rádió, tv Egy adó küld szignálokat minden fogadóhoz Multicast (egytől-többnek) pl. telefonkonferencia, Video on demand Egy küldő küld, fogadók egy kiválasztott halmazának

41 A fizikai réteg fő feladata az adatok továbbítása a fizikai csatornán –fizikai összeköttetések aktiválása, fenntartása, deaktiválása –az adatfolyam átalakítása a közegen való átvitelhez (csatornakódolás, moduláció stb.) –az adatfolyam átalakítása a fizikai közegen haladó jelekké ( rádióhullámokká, fényimpulzusokká, feszültségszintekké) sorrendhelyes adattovábbítás hibák jelzése az adatkapcsolati réteg felé hibajavító kódolás

42 Sodrott érpár 5-ös kategóriájú UTP.

43 Csavart érpár – fizikai jellemzők Fizikai jellemzők A legolcsóbb, legelterjedtebben használt átviteli közeg. Két szigetelt rézvezetéket szabályos minta szerint összecsavarnak. Többnyire néhány csavart érpárt kötegelnek és védőszigeteléssel vonnak be. A csavarás csökkenti az áthallást az érpárok között és zajvédelmet biztosít. A csavarás hossza kicsit különbözhet az egyes érpárokban, hogy csökkenjen az áthallás. A csavarás hossza nagy távolságú összeköttetésekben mm között változik. A huzal átmérője mm. Az összefogott érpárokat árnyékolhatják (Shielded twisted pair).

44 Csavart érpár – átviteli jellemzők Átviteli jellemzők A csavart érpár csillapítása erősen függ a frekvenciától. Érzékeny az interferenciára és a zajra. Például a párhuzamosan futó AC hálózatból könnyen fölveszi az 50Hz energiát. A zavarások csökkentésére árnyékolást alkalmaznak. A csavarás csökkenti az alacsony frekvenciás interferenciát. Különböző csavarási hosszak használata a szomszédos érpárok közötti áthallást (crosstalk) csökkenti. Rövid távolságra 100 Mbps sebesség is.

45 Csavart érpár típusok Category 3 és Category 5 UTP Category 3. UTP kábel és csatlakozók ~16 MHz átvitelre. Korlátozott távolságra 16 Mbps sebességű átvitelt tesz lehetővé. Ez a hangminőségű kábel nagyon sok épületben megtalálható. Category 5. UTP kábel és csatlakozók 100 MHz átvitelre. Korlátozott távolságra 100 Mbps sebességű átvitelt tesz lehetővé. Az új épületeket gyakran ezzel az adat-minőségű kábellel huzalozzák be. (szabványok: Cat5e, Cat6: ~300MHz; Cat7 STP: ~600MHz.) A kétféle kábel közötti legfontosabb különbség az egységnyi hosszra eső csavarások számában mutatkozik: Cat5: csavarás/m

46 Optikai szál – fizikai jellemzők

47 Fizikai jellemzők µm átmérőjű hajlékony optikai szál fénysugár továbbítására képes. Optikai szálat üvegből és műanyagból is készítenek. A védőbevonat szintén üveg vagy műanyag, más optikai tulajdonságokkal rendelkezik, mint a mag. A külső műanyag burkolat a szennyeződés, kopás és egyéb külső hatások ellen nyújt védelmet.

48 Optikai szál - előnyök Alkalmazásai (pozitívumok): Nagyobb kapacitás Nagy adatátviteli sebesség érhető el (2 Gbps több 10 km-en). Kisebb méret és súly Kisebb csillapítás A csillapítás kisebb, és széles frekvencia tartományban állandó. Elektromágneses izoláltság Külső elektromágneses hatásokra nem érzékeny, nincs áthallás. Nem sugároz energiát, ezért nem hallgatható le. Nehéz az üvegszálat megcsapolni. Nagyobb ismétlési távolság Kevesebb ismétlő kevesebb hibalehetőséggel és alacsonyabb költséggel jár. A technológia egyre fejlődik: pl. 3,5 Gbps adatátviteli sebesség 318 km távolságra ismétlés nélkül (AT&T, 1990-es évek).

49 Optikai szál Alkalmazásai Nagyvárosi fővonalak Vidéki nagytávolságú fővonalak (trunk) Telefonközpontok fővonalai Előfizetői hurkok Helyi hálózatok Átviteli jellemzők Hz (infravörös) tartományban működik. 3 változatát használják: több módusú (multi mode) egy módusú (single mode) több módusú, emelkedő törésmutatójú (multi mode graded index) Fényforrás lehet: LED Lézer dióda.

50 Optikai szál típusok Átviteli jellemzők Több módusú szál A fényforrásból különböző szögben kilépő fénysugarak különböző szögben verődnek vissza a két optikai közeg határáról, ezért különböző utat tesznek meg különböző idő alatt. Ezért a fényimpulzusok torzulnak. Emiatt az adatátviteli sebesség csökken. Egy módusú szál A mag átmérőjét csökkentve a hullámhossz méretére, csak a tengely irányú fénysugár jut át. A fényimpulzusok nem torzulnak, nagyobb adatátviteli sebesség érhető el. Több módusú, emelkedő törésmutatójú szál A mag anyagának törésmutatója a tengelytől távolodva növekszik. Ez mintegy fókuszálja a fényt. E típus tulajdonságai az előző kettő közé tehetők.

51 Optikai szál típusok

52 Fény továbbítása fényvezető szálon Fényvezető szálban terjedő fény csillapodása az infravörös tartományban

53 Fénykábelek A fényforrásként szolgáló félvezető diódák és LED-ek összehasonlítása

54 Ethernet kábelezés A leggyakoribb Ethernet kábelezési típusok.

55 Gyors Ethernet A gyors Ethernet.eredeti kábelezése

56 Ethernet

57 Gigabites Ethernet Gigabites Ethernet kábelezés.

58

59 Adatkapcsolati réteg Feladata a vonal két vége között az információ megbízható továbbítása. Biztosítania kell, hogy az adóoldali adatok a vevőoldalra is adatként jussanak el, és ne legyen belőlük értelmetlen jelek sorozata. Ennek érdekében a réteg az átküldendő információt egyértelműen azonosítható adatkeretekre tördeli, ellátja a szükséges vezérlőbitekkel, majd sorrendben továbbítja azokat. A vevő a cím felismerése után az információt feldolgozza, majd ún. nyugtakerettel közli az adóval ezt a tényt

60 Adatkapcsolati réteg Az adatkapcsolati réteg feladata adatok átvitele valamilyen soros adatkapcsolaton. –Az átviteli vonal lehet: vezetékes pont-pont fizikai áramkör (csavart érpár, koaxiális kábel, optikai szál), vezeték nélküli kapcsolat (mikrohullám, stb.), fizikai vagy logikai kapcsolat valamilyen kapcsolt hálózaton keresztül. –Az átviteli mód lehet: aszinkron, szinkron. –Az átvitelt vezérlő protokoll lehet: karakter-orientált, bit-orientált. –A magasabb hálózati rétegek számára nyújtott szolgáltatás lehet: megbízhatatlan (best-try), kapcsolat nélküli, megbízható (reliable), kapcsolat-orientált.

61 Bit-soros átvitel A digitális adatokat az adtaátviteli médiumokon kizárólag bit-sorosan viszik át, így csak egy érpár, illetve két optikai szál szükséges két eszköz közötti kapcsolathoz. Kommunikációs módok Az adatátvitel irányára és egyidejűségére vonatkozó módok lehetnek: Szimplex: Egyirányú. Például adatgyűjtés. (pl. rádiós műsorszórás). Fél duplex: Az eszközök felváltva vihetnek át adatokat. Az eszközöknek képesnek kell lenniük az irányváltásra. (pl. CB rádió). Duplex: Kétirányú átvitel egyszerre is lehetséges, egymástól függetlenül. (pl. telefon). Adatátviteli alapok

62 Átviteli módok Byte-ok illetve karakterek sorozatát kell átvinni bit-sorosan. Általában 2 jelszintet különböztetnek meg a bit információ jelzésére. A vevő készüléknek a vett jelsorozatból fel kell ismernie: A bit cellák kezdetét Az adatelemek (karakter vagy byte) elejét és végét A teljes üzenet (keret) elejét és végét Ennek megfelelően: bit (órajel), karakter vagy byte és blokk vagy keret szinkronizációt kell biztosítani. Adatátviteli alapok

63 Átviteli módok A szinkronizáció alapvetően kétféleképpen valósítható meg attól függően, hogy az adó és a vevő órajele független (aszinkron) vagy szinkronizált (szinkron). Aszinkron átvitel A byte-ok, karakterek tetszőleges időközönként követik egymást, az adó és a vevő órajelét a byte-ok kezdetén kell szinkronizálni. Szinkron átvitel Az egész keretet egy összefüggő bit-folyamként továbbítják, az adó és a vevő órajelét a keret átvitele alatt szinkronban kell tartani. Adatátviteli alapok

64 3 Hálózati réteg hálózati szintű összeköttetések biztosítása heterogén hálózatok összekapcsolása hálózaton belüli útvonalválasztás (routing), forgalomirányítás forgalomvezérlés

65 Hálózati réteg Feladata az adatkapcsolati réteg által elkészített keretek forrás- és célállomás közti útvonalának meghatározása, azaz a forgalomirányítás –Statikusan: az útvonalak fixen meghatározottak –Dinamikusan: ilyenkor az útvonalválasztáshoz a hálózat aktuális helyzetét térképezi fel. A vételi oldalon a keretek sorrendbe rakása a vevő feladata. Torlódás kezelése Eltérő felépítésű hálózatokon összekapcsolásakor jelentkező problémák megoldása.

66 A hálózati rétegnek nyújtott szolgáltatások (a) Látszólagos kommunikáció. (b) Tényleges kommunikáció.

67 Virtuális LAN

68 Virtual LANs (a) 4 LAN hálózat 2 VLAN hálózatba. (b) 15 PC egy hálózatba külön VLAN hálózatban. (szürke és fehér)

69 Forgalomirányító algoritmus (routing algorithm) A küldő gép csomagokra bontja az üzeneteket, sorszámozza és átadja a hálózatnak. A routerek döntést hoznak arról, hogy milyen irányban küldik tovább a csomagokat.

70 4. Szállítási réteg Ennek a rétegnek kell megoldania a hosztok közötti adatátvitelt. A hálózat két összekapcsolandó gépe között szinte mindig vannak közbenső számítógépek (csomópontok) is. A szállítási réteg feladata annak a megvalósítása, hogy a két hoszt ezt a tényt „ne vegye észre”, tehát az összeköttetés pont-pont jellegű legyen. Ezen a rétegszinten a forrás- és a célállomás egymással kommunikál, míg az alsóbb rétegek szintjén a hosztok a szomszédjukkal folytatnak párbeszédet. Így a réteg ellenőrizni tudja, hogy hibátlan volt-e az adatok átvitele a teljes útvonalon.

71 Szállítási réteg végponttól végpontig kommunikáció biztosítása függetlenül az alsó rétegektől végpont-végpont összeköttetések nyalábolása vég-vég hibamentes és sorrendhelyes átvitel hibaellenőrzés nyugtázás és újraküldés forgalomvezérlés

72 A TCP/IP architektúra szállítási rétege Alkalmazási réteg Szállítási Hálózati Adatkapcsolati és fizikai Transmission Control Protocol (TCP) User Datagram Protocol (UDP)

73 TCP/IP A TCP/IP nem más, mint egy protokollkészlet, amelyet arra dolgoztak ki, hogy hálózatba kapcsolt számítógépek megoszthassák egymás között az erőforrásaikat. A fejlesztés az ARPAnet köré csoportosult kutatók munkája.

74 UDP Az UDP (User Datagram Protocol) csomag alapú átvitelt biztosít, véges hosszú üzenetet juttat A-ból B-be. A TCP- vel szemben nem ellenőrzi az adatok sértetlen átvitelét, ezért nem képes az elveszett vagy sérült csomagok pótlására. Ezen kívül a fogadás sorrendjét sem garantálja a vételi oldalon. Ezen jellemzői miatt az UDP-t kizárólag olyan esetekben alkalmazzák, ahol a küldött adatok viszonylag kis részének elvesztése nem okoz működési problémát, sőt, esetleg kívánatos is (pl. torlódás esetén), pl. valós idejű átvitel (mint pl. a műsorszórás, telefon) vagy ahol ezen hibák korrigálásáról egy magasabb szintű protokoll gondoskodik.

75 UDP UDP alapú módszerek – Előnyök: egyszerűbb implementálni: felhasználói könyvtárak jó hatásfok – Hátrányok: Nincs torlódásvezérlés (torlódásvezérlést a hálózat végzi) – Több projekt van itt is: UDT (UDP-based Data Transport). Reliable Blast UDP TSUNAMI

76 TCP kontra UDP TCP összeköttetés-orientált protokoll megbízhatóbb, mivel visszajelzést ad a szegmensek megérkezéséről lassúbb az összeköttetés létrehozása, de maga az adatátvitel utána gyors az adatfolyamot szegmensekbe tördeli UDP ö sszek ö ttet é s n é lk ü li protokoll nem megb í zhat ó, mivel nincs benne visszajelz é s a szegmensek meg é rkez é s é ről igen gyors é s hat é kony az alkalmaz á sok adatai elf é rnek egy szegmensben, í gy nem sz ü ks é ges egyenlő szakaszokra t ö rdelnie

77 Az TCP-t alkalmazó adatátviteli protokollok World Wide Web File Transfer Protocol (FTP) Telnet SMTP ( )

78 A háromfázisú kézfogás A állomás B állomás SYN – szinkronjel, ACK – Nyugtázás Az x az A, az y pedig a B állomás sorszáma SYN(seq=x) küldése SYN(seq=y,ack=x+1) fogadása ACK(ack=y+1) küldése SYN (seq=x) fogadása SYN (seq=y,ack=x+1) küldése ACK (ack=y+1) fogadása

79 Az UDP-t alkalmazó adatátviteli protokollok Trivial File Transfer Protocol (TFTP) Simple Network Management Protocol (SNMP) Network File System (NFS) Domain Name System (DNS) (alkalmazhatja a TCP-t is)

80 A kliens/szerver kommunik á ci ó hib á tlan byte folyamat alap ú modellje (TCP) Forgalomszabályozás Forrás Cél Átvitel A puffer megtelt Folytatódik a felgyülemlett szegmensek feldolgozása A puffer kiürült Az átvitel folytatása Ready Not Ready Stop Go

81 TCP egyszerű nyugtázás és ablak- technika I. TCP egyszerű nyugtázás Az ablak mérete = 1 FORRÁSCÉL Send1 Receive ACK 2 Send2 Receive ACK 3 Send3 Receive ACK 4 Receive 1 Send ACK 2 Receive 2 Send ACK 3 Receive 3 Send ACK 4

82 TCP egyszerű nyugtázás és ablak- technika II. FORRÁSCÉL Send1 Send2 Send3 Receive ACK 4 Send4 Send5 Send6 Receive ACK 7 Receive 1 Receive 2 Receive 3 Send ACK 4 Receive 4 Receive 5 Receive 6 Send ACK3

83 TCP sorrend é s nyugtasz á mok Source Port Destination Port Sequence Number Acknowledgment Number …… …. Source Dest. Seq. Ack …. Source Dest. Seq. Ack …. Source Dest. Seq. Ack. Most küldtem el a 10.-et!Kérem a 11.-et!

84 A TCP/IP transzport fel ü let é nek protokolljai: a socket fel ü let é s a tli (transport layer interface) fel ü let

85 Port-sz á moz á s A port-számozás célja Mind a TCP, mind pedig az UDP port- számokat alkalmaz annak érdekében, hogy információt adjon át a magasabb rétegeknek A port-számok segítségével követhetők nyomon az ugyanazon az állomáson egyidejűleg futó különféle alkalmazások üzenetei Port-szám tartományok

86 256 alatt nyilvános alkalmazások cégek kereskedelmi célú alkalmazásai (16 bites címtartomány!) dinamikusan rendelik hozzá a hoszt alkalmazásaihoz

87 Port-számozási példa Alkalmazási réteg Port-számok Port- számok TELNETFTPSMTPDNSTFTPSNMP TCPUDP Szállítási réteg

88 TCP port-számok Port-számKulcsszóÉrtelmezés 0Foglalt 1-4Nem használatos 5RJERemote Job Entry 7ECHOEcho (visszhang) 9DISCARDDiscard (törlés) 11USERSAktív felhasználók 13DAYTIMEA dátum és az idő 15NETSTAT 17QUOTEA nap tippje 19CHARGENKaraktergenerátor 20FTP-DATAFTP adat 21FTPFile Transfer Protocol 23TELNETTerminal Connection 25SMTPSimple Mail Transfer Protocol 39RLPErőforrás-hely protokoll 42NAMESERVERHost Name Server 43NICNAMEBecenév 53DOMAINDomain Name Server

89 UDP port-számok PortszámKulcsszóÉrtelmezés 0Foglalt 1-4Nem használatos 5RJERemote Job Entry 7ECHOEcho (visszhang) 9DISCARDDiscard (törlés) 11USERSAktív felhasználók 13DAYTIMEA dátum és az idő 15NETSTATNetstat 17QUOTEA nap tippje 19CHARGENKaraktergenerátor 20FTP-DATAFTP adatok 21FTPFile Transfer Protocol 25SMTPSimple Mail transfer Protocol 42NAMESERVERHost Name Server 43NICNAMEBecenév 53DNSDomain Name Server 69TFTPTrivial File Transfer Protocol

90 A protokoll szoftver és az alkalmazási program közötti illesztés különbséget kell tennünk az illesztés (interface) és a TCP/IP protokoll között, mivel a szabvány nem specifikálja exakt módon a TCP/IP és a felhasználói program közötti kapcsolatot tehát az illesztési architektúra nincs szabványosítva, mivel ez már túlnyúlik a protokoll hatáskörén az illesztés megvalósításának részlet-kérdései inkább a TCP/IP-t futtató operációs rendszertől függnek

91 A protokoll szoftver és az alkalmazási program közötti illesztés Alkalmazás (a felhasználói programozó írta) Illesztés (a konkrét operációs rendszertől függ) TCP/IP Illesztés a TCP/IP és az alkalmazási program között

92 5. Együttműködési vagy viszonyréteg A számítógépek a kommunikáció során kialakítanak egy viszonyt egymás között. Ilyen lehet a bejelentkezés egy terminálról egy távoli számítógépre, vagy adattovábbítás két gép között. Az egyszerű adatátvitelt kiegészíti néhány praktikus szolgáltatással, például: –A kölcsönhatás-menedzslés, ami vezérli, hogy a két oldal egyszerre ne próbálkozzon ugyanazzal a művelettel. –A szinkronizáció egy másik fontos szolgáltatás.

93 Viszony réteg megjelenítési rétegbeli entitások közti párbeszéd biztosítása viszony összeköttetések leképzése szállítási összeköttetésekre viszony összeköttetések fenntartása a szállítási összeköttetés hibája után is egy viszony összeköttetés több egymás utáni szállítási összeköttetést is használhat egy szállítási összeköttetés több egymás utáni viszony kapcsolatot is szállíthat

94 6. Megjelenítési réteg A viszonyréteg fölött helyezkedik el, és olyan szolgáltatásokat ad, amelyekre a legtöbb alkalmazói programnak szüksége van, amikor a hálózatot használja. Foglalkozik a hálózaton továbbítandó adatok ábrázolásával, hiszen munkánk során általában nem bináris számokkal dolgozunk, hanem annak valamilyen, az ember számára értelmezhetőbb megjelenési formájával. Itt lehet megvalósítani az adatok tömörítését és titkosítását

95 Megjelenítési réteg az alkalmazási réteg számára „érthetővé” alakítja az átvitt adatot a két végpont közötti szintaktika egyeztetése adattömörítés, hitelesítés, titkosítás

96 7. Alkalmazási réteg Ez a legfelső réteg kapcsolódik a legszorosabban a felhasználóhoz. Ehhez tartoznak a felhasználói programok által igényelt protokollok. Az alkalmazási réteg léte a feltétele annak, hogy a különböző programok a hálózattal kommunikálhassanak. Többek között a réteg feladata pl. az elektronikus levelezést, az állománytovábbítást, a terminálemulációt irányító protokollok meghatározása.

97 Alkalmazási réteg nyílt rendszerek összekapcsolását érintő, a többi réteg által nem tartalmazott funkciók a kommunikációs partnerek azonosítása megegyezés a titkosítási eljárásban az elfogadó szolgálatminőség meghatározása megállapodás az adatok sértetlenségét ellenőrző eljárásban rendszermenedzselési, alkalmazásmenedzselési és felhasználói folyamatok

98 Az alkalmazási réteg főbb alkalmazásai architektúrájának bemutatása A TCP/IP protokoll-készlet integráns részét képezik a következőkben tárgyalt magas szintű szolgáltatások vagy más néven alkalmazások (és az azokat támogató protokollok), nevezetesen: a telnet, az FTP, az , a WWW és az RTP

99 telnet Lényege: a távoli bejelentkezés (remote login) lehetőséggel a felhasználók a távoli rendszer összes parancsát használhatják

100 A telnet protokoll elvi v á zlata TCP/IP Internet Kliens Szerver

101 FTP távoli hozzáférés on-line hozzáférés az egész állomány másolása megosztott (shared) hozzáférés

102 Az FTP lehetőségei interaktív hozzáférés formátum specifikálás jogosultság-vizsgálat

103 Az FTP kapcsolat elvi vázlata Kliens Szerver Vezérlési forgalom (21-es port) Az adatforgalom (20-as port)

104 Elektronikus levelezés (mail) Szerver Kliens

105 A Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) szövegformátum: ASCII átviteli parancsok a RCPT parancs A levélolvasási és a postafiók-kezelési protokollok Post Office Protocol (POP3) Internet Message Access Protocol (IMAP4)

106 URL Universal Resource Locator: (egységes erőforrás-meghatározó.) Internetezés közben a rengeteg oldalt egyértelműen igen nehéz azonosítani. Az URL arra szolgál, hogy segítsen a pontos oldalt vagy szolgáltatást (fájl másolás, levélküldés…) elérni. Az URL cím 3 részből áll. Balról jobbra haladva előbb a protokoll neve (http; ftp;…) majd a gép domain neve végül az állomány neve (a szerveren belüli elérési útvonallal) áll. Ezeket egymástól írásjelek választják el.

107 PL: Ahol http: jelöli hogy weblapot szeretnénk megnézni. //www.magyarorszag.hu a sz.g. neve, /hírek/kozelet/ mutatja azt hogy az adott gép melyik könyvtárában van a fájl, index.html a letöltendő fájl neve. mailto: - levél küldését teszi lehetővé ftp://ftpszervernev.tartomany.elsotartomany - adatletöltést tesz lehetővé telnet://szervernev.tartomany.elsotartomany - távoli bejelentkezést oldja meg.

108 HTTP HyperText Transfer Protocol (hiperszöveg átviteli protokoll): két feladata van. A mi kérésünket eljuttatja a web-kiszolgálóhoz, és a kiszolgáló válaszát elküldi a böngészőnknek ami azt megjeleníti. Weboldalak (honlapok, ottlapok) olyan többnyire szöveges dokumentumok, amik a web-en keresztül érhetőek el. Szövegen kívül tartalmazhatnak kép, hang, mozgókép elemeket is (hipermédiás oldalak), melyek megjelenítéséhez gyakran szükség van külső megjelenítőre, vagy a böngészőbe beépülő (plug in) modulokra. Ha a weboldal mutatót (hiperlink) tartalmaz más oldalra akkor az ilyen oldalakat hipertext-eknek nevezzük. Weblapok készítésére HTML nyelvet használunk.

109 Real-time Transport Protocol (RTP) célja, alkalmazási területei: elsősorban hang és video-átvitelre használt valós idejű adatátvitel története audio-video kódolási szabványok

110 IP cím

111 Mivel a TCP/IP protokollból az IP protokoll felelős a címzésért ezért az internetes címeket IP címeknek nevezik. Az IP címek úgy épülnek fel, hogy azok egy része megmutatja, melyik hálózatba tartozik az eszköz, a másik része pedig a hálózaton belüli gépet címzi. Egy cím 4x8 bit-ből (4 oktett) egységből áll, amlyeket pont választja el egymástól. Pl.: mely a tízes számrendszerben olvasva címet jelenti. Ezzel a módszerrel 4 milliárd eszköz kapcsolható össze, ami kevésnek bizonyul, ezért az IP cím kiterjesztését szükségesnek látják. (az 6 oktetten ábrázolja majd a címet.)

112 IP IPv4 címek 32 bites címek Minden eszköznek egyedi IP cím (elvileg -> NAT/PAT, Proxy,…) Hierarchikus címzés –Hálózat cím - a hálózatot azonosítja –Host cím – a hálózatra kötött eszközt azonosítja az adott hálózaton belül Ábrázolása: –Bináris (időnként jobban megérthető, valójában ezt látja a forgalomirányító) –Decimális (leggyakoribb) –Hexadecimális (ritkán pl.: SNMP ábrázolás) 80:80:80:80

113 Cím tartományok Cím osztályok –Első oktet szabály: A 1000 – B 11xx – C 1110 – A osztályú címek nagy hálózatoknak, B osztály címek közepes hálózatoknak, C osztályú címek kicsi hálózatoknak Cím maszk (Address mask) a hálózati és a host részt különíti el –Típusai: A osztályú címek: 8 bit -> = /8 B osztályú címek: 16 bit -> = /16 C osztályú címek: 24 bit -> = /24 –A cím és a maszk logikai és kapcsolata adja meg a hálózati címet

114 A, B, C osztály „A” osztály – Az és közötti hálózatokat foglalja magában. Itt az első szám a hálózat száma. Az „A” osztályban nem osztják ki a következő IP címeket Internetes hálózat céljára: – belső hálózatokban lehet használni (Intranet); – belső hálózati tesztelési címek (loopback). Az „A” osztályban így 125 darab hálózatot lehet létrehozni, melyekben egyenként 232-2, azaz 16,777,214 darab IP címet lehet kiosztani. Nem osztható ki gépeknek a x és a x IP cím. Az első a hálózat címe, a második az ú.n. „broadcast” cím. Ha erre a címre van egy üzenet címezve, akkor azt a hálózatban lévő összes gép megkapja. Az „A” osztályba tartozó hálózatok olyan nagyok lehetnek, hogy csak néhány ilyen hálózat létezik a világon (pl. IBM hálózata). „B” osztály - A és a közötti hálózatokat foglalja magában. Itt az első két szám a hálózat száma. A „B” osztályban nem osztják ki a következő IP címeket Internet-es hálózat céljára: – – belső hálózatokban lehet használni (Intranet). Az „B” osztályban így , azaz darab hálózatot lehet létrehozni, melyekben egyenként 216-2, azaz 65,534 darab IP címet lehet kiosztani. Nem osztható ki gépeknek a x.y.0.0 és a x.y IP cím az „A” osztályhoz hasonlóan. „C” osztály - a és a közötti hálózatokat foglalja magában. Itt az első három szám a hálózat száma. A „C” osztályban nem osztják ki a következő IP címeket Internet-es hálózat céljára: – – belső hálózatokban lehet használni (Intranet).

115 A „D” és „E” osztályokban nem oszthatók ki IP címek: „D” osztály - a közötti címek tartoznak hozzájuk, multicasting eljárás céljaira vannak fenntartva. „E” osztály - a közötti címek tartoznak hozzájuk, melyek az Internet saját céljaira fenntartott címek. A hálózati maszk (pl. Intranetben) arra is használható, hogy korlátozzuk a kiosztható IP címek számát. Például: Egy 31 darab gépet tartalmazó hálózat esetén választhatjuk hálózati maszknak a et. Ebben az esetben az utolsó szám binárisan – azaz =224 – ahol az utolsó 5 biten 0-tól 31- ig lehet számokat kiosztani. Mivel a 0 nem osztható ki, így 31 gépet lehet megcímezni.

116 Alhálózat címzések A prefix jelölés: – /

117 Alhálózat Az előző felosztásban egy B osztályú cím esetében egy hálózaton eszköz lenne ez egy kicsit sok… Alhálózatok segítségével lehet tovább osztani a nagy címtartományokat A host részből is hozzácsapunk néhányat bitet a hálózati részhez Alhálózati maszkkal határozzuk ezt meg (subnet mask) (hosszabb mint a hálózati maszk! További álatalánosítás osztály mentes címzés clasless) IP cím: –Hálózat –Alhálózat –Host cím

118 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) Működési vázlata: DHCP kérdés: Ki tud adni egy IP címet? A kérdés keretét üzenetszórásos küldéssel az alhálózat valamennyi csomópontja megkapja. A DHCP szerverek feldolgozzák a kérdést: Ha a kezelt címtartományukban van még szabad IP cím, akkor azzal megválaszolják a DHCP kérdést. A kliens a hozzá érkező DHCP válaszokból választ egyet, s visszajelzi a választását a megfelelő DHCP szervernek. A DHCP szerver „könyveli” a címválasztást (foglalt lett a cím), s a könyvelésről megerősítést küld a kliensnek. Ez a kiosztás általában időszeletekre szól.

119 Címfordítás, NAT

120 Egyetlen külső cím esetén: Kicseréli a belső forrás címet a külső címre Megnézi, hogy az eredeti forrás port szabad-e a külső oldalon. Ha szabad, akkor azt választja. Ha foglalt, akkor a szabad (választható) portok közül választ egyet. Ha nincs szabad port, akkor eldobja a csomagot. Bejegyzi egy táblázatba a fordítást a visszafelé jövő, illetve a további csomagok érdekében. Több külső cím esetén: Ha nincs szabad port, akkor veszi a következő külső címet és azon keres szabad portot. (Ugyanúgy mint egy cím esetén.)

121 Forgalomirányító Általában a cél IP cím és a forgalomirányító táblája alapján hozza meg döntéseit

122 ICMP Internet Control Message Protocol RFC 792, RFC 1700 Faladata a hálózat menedzselése Az ICMP üzenetek elvesztése nem jár újabb ICMP üzenetek kiküldésével Típusai: –Hiba üzenetek –Kérdések –Válaszok Gyakran használt ICMP üzenetek: –Echo request – echo reply -> Ping –Echo request – echo reply + TTL-> Traceroute

123 DNS DNS (= Domain Name System) egy szolgáltatás, ami az IP címeket „olvashatóvá” teszi oly módon, hogy tárolja az IP cím domainnév párokat és megmondja az egyik alapján a másikat. A domainnevek felépítése hierarchikus. Utolsó tagja vagy országot ( pl. hu, hr, de, uk) vagy szervezeti formát (net, com, edu, gov, org, mil) jelöl. Előtte a szervezet elnevezése van, ami előtt a szervezet részegységének elnevezése áll. Legelső tag a konkrét szerver azonosítója. A domain nevek csak az angol ábc betűit és számait használják. (command com-ba írjuk be az nslookup parancsot, megtudjuk saját kiszolgálónk IP címét és DNS nevét. Tetszőleges IP címet beírva megtudhatjuk a hozzá tartozó domainnevet és fordítva.)

124 Számrendszer

125


Letölteni ppt "Hálózati Alapok. Mire használják a számítógép hálózatokat? Üzleti (tudományos) alkalmazások Otthoni alkalmazások Mozgó felhasználók."

Hasonló előadás


Google Hirdetések