BEVEZETÉS A hálózatok fejlődésének kezdetén különféle célorientált hálózatok jöttek létre: - távbeszélő hálózat, - műsorelosztó hálózat, - adathálózat. Fejlődés => integrált hálózatok létrejötte. Konvergencia:- eszközök szintjén, - hálózatok szintjén.

Alapfogalmak  Információs hálózat: végberendezések kommunikációs csatornával történő összekötése folytán jön létre.  Információ: ismeret, vagy adat, melyet megosztani kívánunk  Információs műveletek: létrehozás vagy gyűjtés, kezelés és feldolgozás, tárolás, közlés és átvitel  Adat: információ feldolgozható formában  Jel: érzékszervvel vagy műszerrel felfogható, mérhető jelenség.

Alapfogalmak  Kommunikáció: meghatározott célú információ csere  Telekommunikáció módjai:  elosztott: üzenetszórás, tömegkommunikáció  közvetített: pont-pont vagy személyi kommunikáció  Hálózat alapösszetevői:  Végrendszerek (végberendezések, hálózati készülékek)  Összeköttetések (csatornák)

Rövid hálózat-történet  Optikai távíró (Claude Chappe, 1791)  A karok mozgatásával különböző mértani formákat lehetett kialakítani, és ezekkel üzeneteket küldeni.  A jel kedvező időben 1 perc alatt több, mint 100 km-t is megtehetett.  Elektromos távíró  Samuel Morse fejlesztette ki (1830-as évek)  Morse-jelekkel kommunikált  Sok pont-pont kapcsolat, a XIX. század második felére már a Földet behálózta.

Rövid hálózat-történet  Telefon  Alexander Graham Bell találmánya (1870-es évek).  Beszéd villamos árammá alakítása (az elektromágneses indukció segítségével).  Telefonközpontok létrejötte (telefonhálózatok).  3 nagy hálózat a XX. század elején:  erősáramú elektromos hálózat (energia),  telefonhálózat (információs),  távíróhálózat (információs).

Rövid hálózat-történet  Rádiókészülék (Marconi, 1901), televízió kifejlesztése (30-as évek).  A rádió és a televízió tömegmédiummá válnak a XX. század második felére.  Három terület gyors ütemű fejlődése:  távközlési hálózatok (digitális a század végén),  számítástechnika: a hardver/szoftver, az információ-gyűjtés, -feldolgozás és -tárolás területén,  műsorszórás: minden otthonban elérhetővé válik (rádió, televízió).

Rövid hálózat-történet  Napjainkban szinte már elmosódik a különbség a távközlés, a számítástechnika és a műsorszórás között.  Konvergáló rendszerek, közös alap az elektronikus információ => elektronikus kommunikációs hálózatok.  Elektronikus kommunikáció: a jelátvitel módját tekintve lehet analóg vagy digitális.

Analóg, digitális jelátvitel  Analóg jel:  Az analóg jel egy folyamatosan változó jel mind idő, mind amplitúdó szerint.  A legkisebb változásoknak is van jelentésük.  Digitális:  A digitális valamely fizikai mennyiségnek diszkrét (nem folytonos), megszámlálhatóan felaprózott, (többnyire bináris) számokkal felírt értékein alapuló leképezését jelenti.  Az analóg jel digitálissá konvertálható, és fordítva (veszteség realizálása mellett).

Analóg, digitális jelátvitel  Analóg jel digitalizálása:  Mintavételezés: az analóg jelből meghatározott gyakorisággal mintákat veszünk.  Kvantálás: a mintákat megmérjük, és kvantáljuk, azaz kerekítéssel megfeleltetjük valamilyen kettes számrendszerbeli egész számnak.  Kódolás: a fenti értéket feldolgozás szempontjából optimális kódrendszerbe alakítjuk.

Analóg, digitális jelátvitel  Visszaalakítás:  Teljesen azonosat nem kapunk az eredeti (analóg) jellel.  A hasonlóság annál nagyobb lesz, minél több mintát veszünk adott idő alatt az eredeti jelből, illetve minél kisebb kvantációs fokokat használunk.  A zajos átviteli közeg miatt a jelben keletkezett zaj eltávolítása a vevő oldalán analóg jelátvitelnél nem tökéletes.  A digitális átvitelnél ez megoldható, “tiszta jel” (különféle hibajavító kódolások használata).

Analóg, digitális jelátvitel  Analóg rendszerek pl.:  hagyományos telefonhálózat,  analóg kábeltévés rendszer.  Digitális rendszerek pl.:  ISDN telefonrendszer,  ADSL adatátviteli rendszerek,  ATM rendszerek,  műholdas digitális rendszerek.

Számítógép-hálózatok  Számítógép-hálózatok: egymással össze- kapcsolt, önálló számítógépek rendszere.  Összekapcsolt két számítógép, ha egymás között információcserére képesek.  Az információcsere átviteli közege lehet réz, optikai, lézer, vagy mikrohullám.  Helyüket tekintve a gépek fizikailag bárhol lehetnek.

Számítógép-hálózatok  Hálózati topográfia: a gépek elhelyezkedését mutatja meg.  Hálózati topológia: a hálózat struktúrális kapcsolatait jellemzi (összekapcsolás módja).  Kezdetben nagygépes rendszerek + terminálok => terminálhálózat:  erőforráskihasználás (osztott használat),  naprakész, összehangolt munkavégzés (a dokumentum más számára is azonnal elérhető volt)

Számítógép-hálózatok  Személyi számítógépek megjelenése => hálózatba kapcsolás igénye  Hálózatba kapcsolás előnyei:  az erőforrások közösen használhatóak,  teljesítmény megosztása,  nagyobb megbízhatóság,  skálázhatóság (pl. teljesítmény terén)  távoli adatok elérése,  kommunikációs közeg,  szórakoztató funkció.

Számítógép-hálózatok  Veszélyek:  hálózat kritikus pontjainak sérülése => használhatatlansághoz vezethet,  ha nincs megfelelő szintű védelem, illetéktelenek információhoz juthatnak,  koncentrált adattárolás => adatvédelmi, jogi aggályokat vet fel,  számítógépes bűnözés terjedése: adatlopások, vírusok, hálózatbénítás, stb.

Számítógép-hálózatok  Hálózatbiztonság:  a felsorolt veszélyek ellen védekezni kell,  a hálózati és adatbiztonság lehetséges legmagasabb szintű megvalósítására kell törekedni,  biztonsági szabályok kidolgozásával, illetve betarttatásával a kockázat csökkenthető.

Hálózatok osztályozása  Méret szerint:  PAN (Personal Area Network):  néhány méteren belüli, infravörös (IrDA), vagy mikrohullámú (Bluetooth) kapcsolat.  jellemzően más hálózatokkal is tart(hat) kapcsolatot.  LAN (Local Area Network): vagy helyi hálózat.  Maximum néhányszor 10 Km távolságon belüli hálózat, általában egy intézményre terjed ki  Jellemző az átvitel módja, relatív nagy sebessége, illetve topológiája.

Hálózatok osztályozása  Méret szerint:  MAN (Metropolitan Area Network):  km távolság közötti, egy városra kiterjedő hálózat LAN-ok között,  városi távközlési hálózaton épül ki (telefonos, optikai, mikrohullámos),  adatátvitelt, hangátvitelt is támogat.  WAN (Wide Area Network)  100 km távolságon kívüli, nagy területre kiépült hálózat (országos vagy földrészekre kiterjedő)  nagysebességű adatátvitel,  általában szolgáltatásként veszik igénybe.

Hálózatok osztályozása  Átvitel iránya szerint:  Szimplex (csak egyirányú) átvitelre képes rendszerek (pl. rádió, televízió),  Félduplex: időben szétválasztott kétirányú átvitel (egyszerre csak egy irányban aktív),  Duplex: mindkét állomás adhat és vehet is egyszerre,  Ál-duplex: az adásra és vételre külön csatornákat használnak az állomások.

Hálózatok osztályozása  Az átvitel ütemezése szerint:  Aszinkron átvitel: az adó és a vevő nincs szinkronban egymással, lassú adatátvitelt tesz csak lehetővé (karakterenként, bájtonként)  Szinkron átvitel: az adatfolyamból (szinkroni-záló jel), vagy külső órajelből van megoldva az adó és vevő összehangolása, nagy adat-blokkokat képes átvinni, és hibaellenőrzésre is lehetőség van.

Hálózatok osztályozása  Az adatátvitel sebessége szerint: (mértékegység a bit/s, azaz az időegység alatt átvitt bitek száma)  Lassú: a 100 kb/s-os nagyságrendű, illetve az ennél kisebb sebességű,  Közepes sebességű: Mbit/s-os nagyság- rendű,  Nagysebességű: a 100 Mbit/s-os, illetve az e fölötti adatátviteli sebességű. Az adatátviteli csatorna sebessége a döntő!

Hálózatok osztályozása  Az átvitel módszere szerint  Alapsávú átvitel: a közeg jelváltozási frek- venciája, valamint az adatátvitel bitsorozati frekvenciája azonos nagyságrendű, hálóza- tunkon egyidejűleg csak egy kommunikáció folyhat.  Modulált átvitel: vivőfrekvenciák segítségével több csatornát is lehet működtetni a hálózaton.

Hálózatok osztályozása  Kapcsolat módja szerint  Vonalkapcsolt: a kommunikáló állomások között a kommunikáció idejére állandó kapcsolat épül ki (mint a telefonnál).  Üzenetkapcsolt: az üzeneteket a bennük levő címinformáció alapján „store and forward” módon továbbítják a csomóponti gépek, a méretre nincs megkötés.  Csomagkapcsolt: az üzeneteket az adóoldalon meghatározott hosszúságú keretekre tördelik, és csomagok formájában továbbítják. A keret, illetve csomagméretre vonatkozóan megkötés van.

Hálózatok osztályozása  Erőforrás-hozzáférés módja szerint  Egyenrangú (Peer-to-Peer): a hálózati gépek egyenrangúak, erőforrásaikat a többi géppel megoszt(hat)ják, felhasználói, és kiszolgálói szerepkört egyaránt elláthatnak.  Kiszolgáló-ügyfél: egy nagyobb teljesítményű gép a felhasználói gépektől érkező különféle kéréseket kiszolgálja.  Elosztott rendszer: autonóm számítógépek speciális hálózata egy “közös virtuális gépbe” szervezve (a felhasználó csak ezt a virtuális gépet látja).

Hálózatok osztályozása  A hálózat tulajdonosa szerint:  Nyilvános hálózat: (megfelelő díj ellenében) bárki számára szabadon elérhető.  Magánhálózat: csak meghatározott használói csoportokat kiszolgáló hálózatok,  Virtuális magánhálózatok: a nyilvános adat-hálózatok zárt használói csoportjait úgy szol-gálják ki, mintha a “nyilvános“ használóktól el lennének különítve.

Hálózati struktúrák • Hosztoknak (host) nevezzük azokat a gépeket, amelyekben a felhasználói program fut. Magyarra gazdagépnek szokták fordítani. • Kommunikációs alhálózat (communication subnet) köti össze a hosztokat. Az alhálózat az összeköttetést biztosító csatornákból és kapcsológépekből (más terminológiában hálózati készülékekből) áll. A csatornát (channels) szokák még vonalnak, áramkörnek, vagy több vonal esetén trönknek is nevezni.

Hálózati struktúrák • A kapcsológép (Interface Message Processor) vagy hálózati készülék az interfész üzenet feldolgozó gép. Feladata egy telefonközponthoz hasonló, a vonalak megfelelő irányú összekapcsolásával a bemenetére jutó adatot valamelyik meghatározott kimenetre továbbítja. Fizikailag ez lehet egy speciális gép (pl. router), de lehet egy számítógép része is (pl. hálózati kártya). Szokák még hálózati kapcsoló pontoknak is nevezni ezeket (internal switching node). A kommunikációs alhálózat és a hosztok együttesen alkotják a hálózatot.

Hálózati struktúrák Az alhálózatokat két nagy csoportba sorolhatjuk: • két pont közötti összeköttetést megvalósító megoldások: a két kommunikálni szándékozó végpont között közvetlen öszeköttetést létesítenek. Egy csomópont több másikhoz is kapcsolódhat, és azok a csomópontok, melyek egymással nincsenek közvetlen kapcsolatban, más, közbülső csomópont segítségével kommunikálhatnak. Ha egy ilyen csomópont egy csomagot vesz és az nem neki szól, akkor azt továbbadja egy következő pont-pont összeköttetésen keresztül. A WAN hálózatok tipikus felhasználási terület az ilyen összeköttetésekre.

Hálózati struktúrák Pont-pont topológiák:

Hálózati struktúrák • Üzenetszórásos csatornával rendelkező alhálózatok (multipont összeköttetés) Egyetlen közös kommunikációs csatorna van, és ezen az egy csatornán osztozik az összes hálózatba kapcsolt számítógép. A közös csatorna minden állomása „hallja” az aktuálisan adó állomás üzenetét, de csak az vesz róla tudomást, akinek szól. Az, hogy az üzenet kinek szól, a csomagban elhelyezett egyedi - gépet címző - címinformáció hordozza. A vett üzenetből minden gép eldöntheti, a címinformáció egyezik-e a saját címével, azaz neki szól-e. A közös csatorna lehetőséget ad csoportcímzésre (multicasting), és minden gép megcímzésére is (broadcasting).

Hálózati struktúrák • Üzenetszórásos topológiák

Hálózati architektúrák • A hálózati rétegek és protokollok halmazát hálózati architektúrának nevezzük. • A hálózati rétegek a kommunikációhoz szükséges részfeladatot látnak el. • A protokoll (protocol): Azoknak a szabályok- nak, megállapodásoknak, előírásoknak a halmaza, amelyek ahhoz szükségesek, hogy két ugyanazon a funkcionális szinten lévő használó vagy funkcionális elem egymással párbeszédet folytathasson.