Kollárné Hunek Klára, Stefler Sándor, Török János, Viczián Gergely Számítógép hálózatok Kollárné Hunek Klára, Stefler Sándor, Török János, Viczián Gergely Irodalom: Andrew S. Tanenbaum: Számítógép hálózatok Panem, Prentice Hall, 1999. vagy későbbi, ISBN 063 545 2136

Definiciók Hirközlés: hirek, üzenetek, információk, időben változó adatok nagy távolságokra való eljuttatása (bármilyen, pl : mechanikus, optikai, vagy elektromos eszközzel) Távközlés: elektromos jelek nagy távolságú, pont-pont ill. pont-sokpont közti átvitele Infokommunikáció: a távközlés és a számitástechnika összefonódásából létrejövő, többcélú digitális jelek feldolgozása

Mi a hálózat? Hálózat topológiák Nagy számú hiradástechikai, távközlési, és/vagy számitástechnikai eszköz olyan célszerű összekapcsolási módja, mely az alap (jelátviteli-) funkciókat bonyolult rendszertechnikával, megbizhatóság-növelő kiegészitő funkciókkal (pl. távfelügyelet, menedzselés, stb) egésziti ki Hálózat topológiák Csillag: Fa-ág: Vegyes: Busz:

A többréteges kommunikáció elve A hely B hely (urdu, angol nyelvtudás) (kínai, francia nyelvtudás) I like rabbits Ik hou van konijnen Holland Fax # J’aime les lapins Ik hou van konijnen Holland Fax # Üzenet üzenetküldő rétege Információ a távoli tolmács számára tolmács rétege A tolmácsok változtathatják a közös nyelvet Információ a távoli titkár számára titkár rétege A titkárok változtathatják a távközlés módját Tanenbaum: 37, 49-57.old

Jelátvitel Információt úgy lehet vezetéken továbbítani, hogy valamilyen fizikai jellemzőt, pl. feszültséget vagy áramerősséget meg-változtatunk rajta. Minden csatorna torzítja a rajta áthaladó jelet A jel csillapodik Zaj jelenik meg a jelen Bizonyos frekvenciakomponenseket nem engednek át Mindig van felső korlát karakterisztika rendszer elemi mérete érzékelési lehetőség

Tanenbaum: 101-103.old Fourier-analízis Minden (szakaszonként folytonos) T periódusú függvény elő-állítható szinuszok és koszinuszok (ált. végtelen) összegeként. Egy T ideig tartó jel felfogható úgy, mint egy T periódusú

Példa Kódoljuk le digitálisan a b betűt. ASCII kódja 98 binárisan 01100010

Maximális adatsebesség Fizikai korlát jel/zaj viszony vágási frekvencia Eszközök korlátja szabványok adatfeldolgozás

Átviteli sebesség Példa: analóg telefonvonalnál: Minden csatorna csillapítja a jelet, különösen a magas frekvenciájú komponenseket Minden csatorna jellemezhető egy fc vágási frekvenciával, amely fölötti komponensek erősen csillapodnak A vágási frekvencia meghatározza az átviteli sebességet (legalább egy félhullámból kell, hogy álljon a jel) Az átviteli sebesség definíciója: Az egy másodperc alatt továbbított bitek száma. Mértékegysége a baud. H. Nyquist tétele: Egy fc sávszélességű aluláteresztő szűrőn átmenő jel másodpercenként 2 fc–szer vett mintából helyreállítható és ennél sűrűbb mintavétel felesleges. Példa: analóg telefonvonalnál: beszédre tervezett vágási frekvencia: fc=3000Hz kétszintű (0/1) jel esetén: 6000 bit/sec nyolcszintű jel esetén (bájt, 0-255): 18000 bit/sec

Zaj hatása a sávszélességre Az előbbiek ideális zajmentes csatornára vonatkoznak Shannon tétele: Ha a csatornában a jel teljesítménye S, a zajé pedig N, akkor az elméleti maximális átviteli sebességet a jelszintek számától és a mintavétel sűrűségétől függetlenül a következő képlet adja meg: baudmax=fc log2(1+S/N) [b/s] Példa: analóg telefonvonal esetén ha a vágási frekvencia: fc=3000Hz és az átlagos jel-zaj viszony: S/N=1000 az átviteli sebesség elméleti maximuma: 3000 log2(1001) ~30 000 baud

Vivőhullám Szinte mindig alkalmazzák Eredeti hullám frekvenciája nem megfelelő Korlátozott sávszélesség közegből szabványból Jobb jel/zaj viszony Magasabb frekvenciájú vivőhullámon alacsonyabb frekvenciájú jel Amplitúdó modulált Frekvencia modulált Fázis modulált Keverék (pl. modem)

Elektromos jelátvitel Tanenbaum: 134.old Elektromos jelátvitel Egyenáramú jelátvitel erős csillapítás Szinuszos vivőjel Frekvencia moduláció (rádió) Fázisugrás

Átviteli közegek Mágneses, vagy optikai adathordozó Tanenbaum: 105-125.old Átviteli közegek Mágneses, vagy optikai adathordozó (mágnesszalag, hordozható HD, írható CD, DVD) gyors, biztonságos nagy késleltetés korlátozott alkalmazhatóság Koaxiális kábel (árnyékolás) sebesség: 2-10 Mbit/sec (1-2 Gbit/sec) ált. lineáris felfűzés (sérülékeny, olcsó!) elektromos zavarokra érzékeny Csavart érpár (zavar egyszerre) sebesség: 10/100/1000 Mbit/sec csillagpontos felfűzés (drága) manapság a legelterjedtebb switch/hub

Átviteli közegek (folyt.) Fényvezető szálak - gyors >100 Mbit/sec kis veszteség, nagy távolság könnyű, elektromos zavarra nem érzékeny egy módusú nagy távolság (drága) drága a kiépítés és az eszközök Vezeték nélküli átvitel Rádiófrekvenciás <100MHz (hajók, amatőr rádiózás) Mikrohullám (egyenes vonal, TV, telefon) Infravörös (épületen belül) Lézeres (pontosan kell célozni)

Adatátvitel típusok Vonalkapcsolt Tanenbaum: 155-159.old Adatátvitel típusok Vonalkapcsolt ha nincs adat akkor is foglalja a sávszélességet a teljes sávszélesség biztosított pl. nyomtató, soros kapcsolat, telefon Csomag alapú a csomagnak kell fejléc sávmegosztás lehetséges a csomagokat tovább lehet vinni kis sávszélesség mellett is használható hibára kevésbé érzékeny (újraküldhető)

A „kezdetek” történelme Tanenbaum: 67-78.old 1957 – ARPA kezdődik 1969 – ARPANET, NCP protokoll, 4 egyetem, 56Kbps 1971 – e-mail 1974 – TCP specifikáció publikálva 1978 – TCP és IP szétválasztása 1980 – UDP specifikáció 1982 – ARP specifikáció 1983 – ARPANET TCP/IP-ra tér át 1983 – UNIX (v4.2 BSD) tartalmazza a TCP/IP-t 1987 – DNS specifikáció 1990 – gyorsabb NSF felváltja az ARPA-netet 1993 – Mosaic web-böngésző megjelenése 1995 – NAPs átveszi az NSF szerepét 1974-ben még nem volt IP! A 80-as évek elejére már minden kulcsfontosságú protokoll készenáll. Arpanet a mai internet őse. 83jan1-től TCP/IP. 83-ban a egyetemeken UNIX futott és összekapcsolódott. DNS már 87 előtt is volt, de akkor definiálták. 1. fázis ARPANET állami támogatású kutatási program (1957-től Sputnic fellövése) 2. Fázis 1988 NFS-net created (NFS-Backbone design) NFS=National Science Foundation 1990 Arpanet megszűnik (NFS-NET átvette a szerepét) 3. fázis 1993 NFS-backbone már nem elég – privatizálás – Network Access Points (4db: Chicago, San Francisco, Washington DC, New Jersey) Bárki elérheti az IN-et, egy ISP-n keresztül. Az ISP csatlakozik egy backbonehoz, a backboneok pedig az NAP-kon keresztül kapcsolódnak egymáshoz) 1995 NAP átveszi az NFS-Net szerepét, ettől kezdve ez az internet

A tárgy teljesítése Feladat beadása (a beszámoló időpontja előtt min. 2 munkanappal) egy választott témából az alábbi formák egyikében, Email-en keresztül 3-5 oldalas dolgozat Program + 1-3 oldalas programleírás Interaktív honlap készítése esetén a cím, ahol a honlap elérhető Beszámoló (vizsga) a választott témából Vizsgajelentkezés a Neptunon keresztül (egyetlen vizsganapot írok ki, a tényleges, egyénileg egyeztetett beszámoló időpontjától ez független) Sikeres beszámoló letétele Konzultációs lehetőség: Email-en egyeztetve (kollarne@mail.bme.hu) A tantárgy honlapja: http://knight.kit.bme.hu/Education/www_PhD http://goliat.eik.bme.hu/~kollarne/www_PhD