Kommunikáció, adatátvitel

Az előadások a következő témára: "Kommunikáció, adatátvitel"— Előadás másolata:

1 Kommunikáció, adatátvitel
5. Számítógéphálózatok utolsó verzió: 2016.XII.5.

2 Topológiák Lehet fizikai és logikai is Pont-pont Sín (busz) Gyűrű
Csillag Fa

3 Adatáramlás iránya szimplex fél-duplex duplex (full-duplex)

4 Címzés P-P: nincs címzés
Csillag, központtal: címzés a központnak szól (központból kifele menő üzenetnek nem kell, hogy része legyen) Busz, gyűrű, fa: címzés mindenkinek szól (minden üzenetnek része)

5 Hálózati hozzáférés Véletlen hozzáférésű (random access) rendszerekben ütközések lehetnek. Ezeknek feloldása (nem fix idejű) késleltetést jelent; felső korlát szabható Egyszerű megvalósítás (hardver,szoftver) Időzítéses (időréses) ill. vezérlőjeles (token) rendszerekben nincsenek ütközések Átviteli sebesség / időzítés, prioritás garantálható Bonyolultabb Késleltetések, terjedési idő nagysága miatt csak kisméretű hálózatokban lehet jól megcsinálni

6 AlohaNet (1971, Hawaii): első vezetéknélküli csomagkapcsolt adathálózat központi állomást (egyetem) kötötte össze többi szigettel (csillag (star, hub) topológia) számítógépek RS-232-n keresztül kapcsolódtak a rádiós terminálokra (9600b/s) frekvencia-duplex: egy frekvencián adnak a kliensek; központi állomás (hub) másikon válaszol kliensek felé menő üzenetekben címzés

7 AlohaNet (1971, Hawaii): véletlen hozzáférés (Random Access): terminálok bármikor elkezdhetik az adást, nincs időzítés ütközés detektálás (Collision Detection): A központ mindig válaszol, ha csomagot kapott. Ha a válasz nem jött meg, kliens véletlen idő múlva újra küldi a csomagot. (Másik irányban nincs ütközés, mert csak egy központ van, és másik frekvencián ad.) „ALOHA” néven sok későbbi rendszerben felhasználták az alapelveit (Ethernet, Wifi, GSM stb)

8 AlohaNet (1971, Hawaii): Pure Aloha: Maximális nettó bitráta mellett (throughput) kb. az idő 18,4%-a telik sikeres adatvitellel Slotted Aloha: fix időrések, csak időrés kezdetén adhat, csökken az ütközések valószínűsége

9 CSMA Aloha tapasztalatai alapján született a CSMA (Carrier Sense Multiple Access) megoldás: belehallgat adásba, mielőtt küld Pl. ezt használja az Ethernet Kérdés, hogy ezt az egyszerű elvet miért nem használta az Aloha...?

10 IEEE 802 szabványok LAN (Local Area Network)
MAN (Metropolitan Area Network) változó méretű csomagokkal működő hálózatok 802.3 Ethernet 802.5 Token ring 802.4 Token bus Wireless LAN (Wi-Fi) Bluetooth ZigBee, WirelessHART, MiWi stb

11 802.x - Címzés több 802.x protokoll használja ugyanazt az adatkapcsolati réteget és címzést MAC: Media Access Control (az adatkapcsolati réteg alsó része) MAC address: 6 bájtos cím, pl. 01:23:45:67:89:ab hálózati kártyákhoz (NIC,network interface controller) fizikailag hozzárendelt cím egy gépben több kártya -> több MAC cím emellett létezhetnek multicast és broadcast címek is „The EUI-48 is expected to have its address space exhausted by the year 2100.” Sok hardverben módosítható a MAC cím, ill. kifele kamu címet is megadhatok MAC cím alapján lenyomozható vagyok (NSA)

12 802.x - Közeg (médium) Koaxiális kábel (többféle) – lezárás!
UTP (Unshielded Twisted Pair, árnyékolatlan csavart érpár) Optikai szál (üvegszál, fiber) Rádióhullám (wireless,vezeték nélküli)

13 Ethernet (IEEE 802.3) Xerox PARC, 1973-74, szabványosítva 1980-ban
Elsősorban LAN és MAN hálózatok technológiája Csomagkapcsolt hálózat, csomópontokat a MAC cím azonosítja, keretekben a feladója és a cél címe is benne van CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access, Collision Detection) 10 , 100 Mbps , ... , 100Gbps Korábban koax, majd UTP kábelek

14 Ethernet keret Ethertype: adat (payload) protokoll típusa (pl. IPv4, IPv6, wake-on-lan, ATA over Ethernet stb)

15 Ethernet Koax megoldások: kliensek láncba kötve
10Base5: vastag koax, vámpírcsatlakozó 10Base2: RG58 koax , BNC csat. UTP megoldások: kliensek egyenként bekötve, hub/switch/router használatával 10Base-T, 100Base-TX, 1000Base-T stb Cat5 , Cat5e, Cat6 kábel 8P8C (RJ45) csatlakozók differenciális átvitel 10: 10Mbps Base: baseband, alapsávi

16 Token ring, token bus Fizikai sín topológia esetén is lehet logikai gyűrűt alkotni (minden csomópont ismeri a „szomszédjai” címét) üres keret kering a hálózaton, aki a vezérlőjelet (token) birtokolja, az beleírhat, vétel után törli tokent

17 Internet Alapötlet: decentralizált hálózat, több csomópont kiesése esetén is működjön (főleg katonai szempont) – ARPANET később tudományos központok is bekapcsolódtak Különböző típusú hálózatokat köt össze, tetszőleges fizikai közegen Gerinchálózat (optikai szálas) Koax, UTP vezetéknélküli

18

19

20 Internet Internetwork: Hálózatokat köt össze
Hálózatokat útvonalválasztó (router) köti össze end-to-end: magasabb szintű funkciókat a végpontok valósítják meg, hogy ne terheljük az egész hálózatot (ld. TCP hibajavítás az IP felett) csomagkapcsolt

21

22 Útvonalválasztás Fix vonal Kapcsolt vonal Csomagkapcsolás

23 Csomagkapcsolás

24 Internet Protocol Suite (TCP-IP)
réteg modell: Fizikai (Physical) Adatkapcsolati (Link / Data Link) Hálózati (Network / Internet) Szállítási (Transport) Alkalmazási (Application)

25 IP Internet Protocol csomagkapcsolt, megbízhatatlan összeköttetés mentes szolgálat „datagram” (csomag)

26 IP címzés IPv4 címzés 4 bájt, pl. 192.168.1.1 max 2^32 cím elfogyott!
alhálózatok

27 IP címzés ARP: Address Resolution Protocol: IP címhez MAC címet rendel
Alhálózaton belül (LAN) gépek lekérhetik egymás MAC címét (broadcast üzenettel), eredményt eltárolhatják (cache)

28 IP címzés Alhálózatoknak fenntartott IPv4 címtartományok (nem kerülnek ki az internetre) – – – Maszkolás pl. tartomány – , ÉS maszk

29 IP címzés NAT: Network Address Translator
Alhálózatok belső IP címtartománya nem látszik kívülről Csak a router címe látható kívülről Router nyilvántartja a kimenő kéréseket, válaszokat a megfelelő belső géphez továbbítja (felhasználja TCP portokat) Bizonyos protokollokat megnehezít vagy ellehetetlenít

30 IP címzés IPv6 128 bit – kb 3.4×1038 cím
pl. 2001:0db8:85a3:0042:1000:8a2e:0370:7334

31 TCP Transport rétegben
üzenet darabjait helyes sorrendben összerakja, hiányzó/hibás darabokat újrakéri erre alapul a World Wide Web, , fájlátvitel port (internet socket): 16bites cím, megkülönbözteti az egy gépen futó, a hálózatot használó különböző alkalmazásokat

32 UDP Transport rétegben nincs hibajavítás/újrakérés
emiatt gyorsabb, mint TCP pl. hang/video „stream” – fontosabb a sebesség, mint a hibaarány

33 Internet URL: Universal Resource Locator DNS: Domain Name Server
könnyen megjegyezhető nevek a hálózaton lévő erőforrásokhoz (pl. weboldal, levelezőszerver, fájlszerver stb) DNS: Domain Name Server az URL-eket IP címekké alakítja ISP: Internet Service Provider (szolgáltató) IETF: Internet Engineering Task Force: internetet felügyelő szervezet

34 WLAN 802.11 Wireless LAN specifikációk
fél-duplex vezetéknélküli átvitel 802.11b és 11g : 2,4GHz ISM sáv szabadon használható tartomány, sok zavaró adó lehet 802.11a, 11ac : 5GHz sáv 802.11n : 2,4 vagy 5GHz a,g: 54Mbps, b: 11Mbps, n: 135Mbps, ac: 780Mbps max ISM: industrial, medical, scientific; szabadon használható tartomány DSSS OFDM MIMO