1. Modul Ismerkedés a hálózatokkal

Az előadások a következő témára: "1. Modul Ismerkedés a hálózatokkal"— Előadás másolata:

1 1. Modul Ismerkedés a hálózatokkal

2 Számítógépes hálózatok
Számítógépes hálózatok alatt az egymással kapcsolatban lévő önálló számítógépek rendszerét értjük. Célok: Erőforrások megosztása: erőforrások (pl. nyomtató, merevlemez) elérése annak fizikai helyétől függetlenül. Teljesítmény egyenletes elosztása: egy feladat párhuzamos megoldása több processzor segítségével Megbízhatóság: redundáns adattárolás, egy eszköz átveheti a meghibásodott eszköz szerepét Költségmegtakarítás: kevesebb erőforrás vásárlása Kommunikáció: kezdetben, hogy az egymástól távol levő tudósok könnyebben teremthessenek kapcsolatot egymással. Ma a legfontosabb felhasználási terület.

3 Történeti áttekintés 1960-as években modemek teremtik meg a kapcsolatot a terminálok és a számítógépek között 1970-es évek BBS-es (Bulletin Board System) lehetővé tették üzenetek közzétételét vitafórumokon belül 1990-esek évekre a modemek sebessége a korábbi 300 bit/s-ről 9600 bit/s-ra gyorsul 1998 jelenlegi szabványsebesség (56 kbit/s) elérése Megjelennek a DLS és kábelmodemes kapcsolatok az egyéni felhasználók piacán : Egyesült Államok Védelmi Minisztérium ARPA csoportja kifejleszti az ARPANET-et, a jelenlegi Internet alapját

4 Internet sematikus felépítése
A világ legnagyobb adathálózata Sok kisebb, nagyobb hálózatból áll, ezek vannak összekötve egymással A rajta áthaladó információknak egy számítógép a forrása és a célja Az internetkapcsolat az alábbiakra bontható fel: Fizikai összeköttetés: a számítógép csatlakoztatása a hálózathoz Logikai összeköttetés: a protokollokon alapuló szabványok Alkalmazások: megjelenítik az adatokat az ember számára érthető formában

5 Számítógép alapelemei
Tranzisztor: olyan eszköz, amely erősíti a jeleket, illetve áramköröket nyit vagy zár. Integrált áramkör: félvezető anyagból készült eszköz, amely sok tranzisztort tartalmaz, és meghatározott feladatot lát el. Ellenállás: elektromos alkatrész, amely korlátozza vagy szabályozza az adott áramkörben folyó áramot. Kondenzátor: olyan elektronikus alkatrész, amely elektrosztatikus mező formájában tárolja az energiát. Két vezető fémlapból áll, amelyeket szigetelő anyag választ el egymástól. Csatlakozó: a kábelnek az a része, amelyet be lehet dugni a csatlakozó ellendarabjába (aljzatba). Fénykibocsátó dióda (LED): félvezető eszköz, amely fényt bocsát ki, ha áram folyik rajta.

6 Számítógép alrendszerei I.
Nyomtatott áramkör (NYÁK): áramköröket tartalmazó lap, amelynek egyik vagy mindkét oldalára áramot vezető sávok vannak rányomtatva. A mikroprocesszorok, a chipek és az integrált áramkörök nyomtatott áramkörön vannak elhelyezve

7 Számítógép alrendszerei II.
CD-ROM-meghajtó: olyan eszköz, amely képes beolvasni a CD-ROM lemezen tárolt információkat

8 Számítógép alrendszerei III.
Központi feldolgozóegység (CPU): vezérli a számítógép működését. A CPU-n belüli egységek végzik a matematikai és a logikai műveleteket, illetve lefordítják és végrehajtják az utasításokat

9 Számítógép alrendszerei IV.
Hajlékonylemezes meghajtó: számítógépes meghajtó, amely képes a 3,5 hüvelyk méretű, kerek, mágnesezhető réteggel bevont műanyaglemezre adatokat írni, illetve azokat beolvasni. Egy szabványos hajlékonylemezre hozzávetőleg 1 MB méretű információ fér rá

10 Számítógép alrendszerei V.
Merevlemez-meghajtó: tárolóeszköz, amely több forgó, mágnesezhető bevonatú lemezen tárolja az adatokat és a programokat. Különféle tárolókapacitású merevlemezek kaphatók

11 Számítógép alrendszerei VI.
Alaplap: számítógép legfontosabb nyomtatott áramköre. Az alaplap tartalmazza a buszt, a mikroprocesszort valamint a beépített perifériák (a billentyűzet, a szöveges és grafikus megjelenítő, a soros és a párhuzamos portok, a botkormány és az egér) csatlakozójának vezérlésére szolgáló integrált áramköröket

12 Számítógép alrendszerei VII.
Buszrendszer: az alaplapon található vezetékek együttese, amelyen keresztül a számítógép két része között adatok és időzítő jelek átvitele történik

13 Számítógép alrendszerei VIII.
Véletlen hozzáférésű memória (Random Access Memory): írható-olvasható memóriának is szokták nevezni, mert új adatok írhatók rá, a tárolt adatok pedig beolvashatók róla. A RAM csak akkor tud adatokat tárolni, ha elektromos tápellátást kap. Ha kikapcsolják a számítógépet, vagy megszakad az áramellátása, a RAM elveszíti a benne tárolt adatokat

14 Számítógép alrendszerei IX.
Csak olvasható memória (Read Only Memory): olyan számítógépes memória, amelyre előzetesen írták fel az adatokat. A ROM chipre írt adatok nem törölhetők és csak olvashatók

15 Számítógép alrendszerei X.
Bővítőhely: az alaplapon lévő aljzat, amelybe áramköri lap helyezhető be a számítógép képességeinek bővítése végett

16 Számítógép alrendszerei XI.
Tápegység: a számítógép tápellátását biztosító alkatrész

17 További eszközök I. Hátlap: a hátlap egy elektromos áramköri lap, amely vezetékeket és aljzatokat tartalmaz. Az utóbbiakba más áramköri lapokon található elektronikus készülékeket lehet csatlakoztatni. A számítógép esetében alapjában véve egyet jelent az alaplappal vagy annak egy részével

18 További eszközök II. Hálózati kártya: számítógépbe helyezett bővítőkártya, amelynek segítségével a számítógép hálózathoz csatlakoztatható

19 További eszközök III. Videokártya: olyan bővítőkártya, amely a megjelenítési képességekkel ruházza fel a PC-t

20 További eszközök IV. Hangkártya: bővítőkártya, amely hangok manipulálására és kiadására teszi képessé a számítógépet

21 További eszközök V. Párhuzamos port: egyidejűleg egynél több bit átvitelére képes interfész, amelyet külső készülékek, például nyomtatók csatlakoztatására használnak

22 További eszközök VI. Soros port: olyan interfész, amely soros kommunikációra használható, melynek során egyszerre mindig csak egy bit továbbítódik

23 További eszközök VII. USB port: univerzális soros busz csatlakozó. Az USB porttal gyorsan és könnyen csatlakoztatható például egér vagy nyomtató a számítógéphez

24 További eszközök VIII. Firewire: soros buszinterfész-szabvány, amely nagysebességű kommunikációra és izokron valós idejű adatszolgáltatásokra ad módot

25 További eszközök IX. Tápkábel: olyan kábel, amellyel az elektromos áramellátást biztosító dugaszoló aljzathoz lehet csatlakoztatni az elektromos készülékeket

26 Hálózati kártya Network Interface Card (NIC)
Célja: hálózati kommunikációs képességekkel ruházza fel a számítógépet Típusai: Nyomtatott áramkör, amely az alaplap egyik aljzatában van elhelyezve Számítógépbe épített Bankkártya méretű PCMCIA kártya Kapcsolat: Soros kapcsolat a hálózattal Belső buszon keresztül kapcsolat a számítógéppel IRQ, I/O cím és felső memóriaterület révén kapcsolat az operációs rendszerrel

27 NIC vásárlási szempontok
Protokollok: Ethernet, Token Ring vagy FDDI Átviteli közeg típusa: csavart érpár, koaxiális, vezeték nélküli vagy száloptikai kábel Rendszerbusz típusa: PCI vagy ISA

28 NIC üzembe helyezése Okok:
Beszerelés egy hálózati kártya nélküli PC-be Hibás vagy sérült hálózati kártya kicserélése 10 Mbit/s-os hálózati kártya cseréje nagyobb sebességűre Más típusú hálózati kártyára való áttérés Tartalék hálózati kártya beszerelése, biztonsági célokra Feltételek: Az adapter átkötőinek és plug-and-play szoftverének konfigurálását Diagnosztikai eszközök rendelkezésre állása Hardveres előforrások ütközéseinek feloldása

29 Hálózati architektúra
A mai modern számítógépes hálózatok tervezését strukturális módszerrel végzik, azaz a hálózat egyes részeit rétegekbe (layer) szervezik. Minden réteg jól definiált funkciót tölt be a hálózatban. A rétegek egymásra épülnek. A rétegek között ún. rétegintefész húzódik, amely meghatározza a felsőbb rétegnek nyújtott elemi műveleteket és szolgálatokat. Hálózati kapcsolatnál a két gép azonos rétege kommunikál egymással. Erre a kommunikációra szolgáló szabályokat és megállapodásokat a protokoll írja le. A rétegek és protokollok összességét hálózati architektúrának nevezzük.

30 TCP/IP modell Az Internet történelmi és műszaki szabványa
Protokolljai révén megvalósítja a logikai összeköttetést Az Amerikai Védelmi Minisztérium definiálta Nyílt szabvány Mindenki szabadon hozzáférhet, felhasználhatja, ezért gyorsan elterjedt és szabvánnyá fejlődött Ráadásul az Amerikai Védelmi Minisztérium kezdetben anyagilag támogatta azokat, akik ezt a modellt használták Számtalan protokollt definiál, ezért hálózati architektúra

31 TCP/IP modell rétegei Alkalmazási Szállítási Internet Hálózat elérési

32 TCP/IP modell protokollfája
HTTP FTP SMTP DNS TFTP TCP UDP IP Internet LAN Sok WAN

33 IP címzés I. Az IP cím egy olyan logikai azonosító, mely révén egy hálózati kártya azonosítható az Interneten, egy számítógépes hálózatban 32 bites érték, melyet pontozott decimális formában írunk le Pl.: Bináris formában: Pontozott decimális formában: A 32 bit felső bitje meghatározzák, hogy az adott hálózati kártya melyik hálózatba tartozik. Ezeket a biteket nevezik hálózati résznek A 32 bit alsó bitjei azonosítják a kártyát a hálózaton belül. Ezeket a biteket nevezik host résznek

34 IP címzés II. A két rész arányát a hálózati maszk határozza meg
A hálózati maszk olyan 32 bites sorozat, amelynek felső részén 1-esek, alsó részén 0-ák vannak A bináris 1-ek határozzák meg a hálózati részt, a nullák a host részt A hálózati maszkot általában pontozott decimális alakban írjuk fel Pl.: Bináris alakban: Pontozott decimális alakban:

35 Boole-féle logika I. A bináris logika olyan digitális áramkörökön alapul, amelyek kétféle bemeneti feszültséget fogadnak Ezek az áramkörök a bemeneti feszültségértékek alapján kimeneti feszültséget állítanak elő Számítógépek esetében a feszültségkülönbség a BEKAPCSOLVA, illetve KIKAPCSOLVA állapotként jelenik meg A két állapotnak a bináris egyes és nullás számjegy felel meg A bináris logika két szám összehasonlítására, majd ennek alapján történő választásra ad módot Választások: logikai ÉS, VAGY, NEM műveletek. A logikai NEM kivétel, mivel csak egy bemenő értékre ad kimenő értéket

36 Boole-féle logika II. A műveleteket a logikai kapuk valósítják meg.
A műveleteket igazságtáblájuk segítségével határozzuk meg Az igazságtábla tartalmazza a bemenő értékek összes kombinációját, illetve az azokból készített kimenő értékeket A B A AND B 1 A B A OR B 1 A NOT A 1

37 IP címzés III. Ha egy IP címről el akarjuk dönteni melyik hálózatba tartozik, akkor az IP cím bináris alakján és a hálózati maszk bináris alakján logikai és műveletet hajtunk végre Pl.: IP cím: Hálózati maszk: Számolás: = pontozott decimális alakban

38 IP címzés IV. A hálózati kártyán keresztüli kommunikációhoz nemcsak egy IP címre és alhálózati maszkra van szükség, hanem egy olyan eszköz IP címére, melyen keresztül a számítógép csatlakozhat az Internethez Ez az eszköz az alapértelmezett átjáró, mely egy céleszköz, ami a szolgáltatónál található meg Az alapértelmezett átjáró elérhető hálózati kártyájának IP címét a szolgáltató a felhasználó rendelkezésére bocsátja Az alapértelmezett átjáró az a hálózati kártya IP címe azonos hálózatba kell esnie, vagyis hálózati maszkjuknak azonosnak kell lenniük

39 IP cím konfigurálása PC-n
Egy hálózati kártya alapvetően kétféleképpen kaphat IP címet, alhálózati maszkot és alapértelmezett átjárót: Statikus beállítás: Start menü → Beállítások → Vezérlőpult → Hálózati kapcsolatok → Helyi kapcsolat ablak → TCP/IP protokoll kiválasztása után Tulajdonságok gomb hatására feljövő ablak Dinamikus beállítás: BOOTP, DHCP segítségével

40 IP cím megtekintése PC-n
A statikus beállított IP címet meg lehet nézni abban az ablakban, amelyen beállították (ld. előző dia) A dinamikusan beállított IP címet így módon nem lehet megtekinteni. Windows 2000, XP operációs rendszereken a parancssorból kiadható ipconfig parancs segítségével nézhetjük meg.

41 Összeköttetés ellenőrzése I.
A hálózati összeköttetés működését többféleképpen lehet ellenőrizni A legegyszerűbb a ping parancs használata parancssorból A ping egy egyszerű program, amellyel ellenőrizni lehet egy adott IP-cím meglétét és elérhetőségét Speciális csomagot (ICMP csomagot) küld a megadott IP címre, melyre a célnak választ kell küldenie A ping beállítástól függően több csomagot küld egymás után A válaszok sikerességét, vagy sikertelenségét jeleníti meg válaszként

42 Összeköttetés ellenőrzése II.
Tesztelés lépései: Hálózati kártya ellenőrzése: ping Ezt nevezik visszahurkolásos tesztnek. Ugyanabban a hálózatban lévő számítógép ellenőrzése. Ez a teszt kiszűri azokat a hibákat, melyek nem a szolgáltató oldalán következnek be Alapértelmezett átjáró ellenőrzése. A teszt kiszűri a szolgáltatóhoz vezető eszközök meghibásodásait Távoli számítógép ellenőrzése. A teszt kiszűri a szolgáltató oldalán bekövetkezett hibákat.

43 Összeköttetés ellenőrzése III.
Az összeköttetés ellenőrzésének egy másik módja a parancssorból kiadható tracert vagy traceroute parancs használata Ez a program keres egy lehetséges útvonalat a megadott IP címmel rendelkező eszközig Amennyiben nem éri el a célcímet, akkor az addig megjelenített útvonalból kiderül hol a probléma Mivel a program csak egy lehetséges útvonalat próbál megtalálni, ezért az útvonal hiánya még nem jelenti azt, hogy a cél nem elérhető A program gyakorlatilag a ping parancsot használja fel működése közben

44 Webböngésző A webböngésző olyan szoftver, amely értelmezi a HTML nyelvet (HypesText Markup Language) Ez az egyik nyelv azok közül, amelyet a weblapok tartalmának leírására használnak Nemcsak szövegek, hanem képek megjelenítésére, hangok, filmek és más multimédiás fájlok lejátszására is alkalmas A weblapokba beágyazott hiperhivatkozások segítségével gyorsan el lehet jutni ugyanannak az oldalnak egy másik helyére vagy egy másik internetcímre Legnépszerűbb böngészők az Internet Explorer (IE) és a Netscape Communicator

45 Beépülő modulok Létezik sok speciális, egyedi fájltípus, melyeket a szokványos webböngészők nem tudnak megjeleníteni Az ilyen fájlok megtekintéséhez úgynevezett beépülő modulokat kell telepíteni a böngészőbe Ezek az alkalmazások a böngészővel együttműködve elindítják a speciális fájlok megtekintéséhez szükséges programot. Flash: A Macromedia Flash segítségével készült multimédiás fájlok lejátszására szolgál Quicktime: Videofájlok lejátszására szolgál, az Apple készíti Real Player: Hangfájlok lejátszására szolgál

46 Hibaellenőrzés A probléma meghatározása A tények összegyűjtése
A lehetőségek számbavétele Akcióterv készítése A terv kivitelezése Az eredmények megfigyelése Az eredmények dokumentálása Problémák előidézése, a hiba elhárítása

47 Bináris adatok A számítógépek kétállapotú elektronikus kapcsolókkal működnek Az 1-esekkel és 0-ákkal ezen kapcsolók bekapcsolt, vagy kikapcsolt állapotát jelöljük Ezeket bináris számjegyeknek, vagy biteknek nevezzük A bitek a legkisebb tárolási egységek A biteket csoportokba foglalták, 8 bit jelent egy byte-ot, amely a legkisebb címezhető tárolási egység Egy byte-on 256 különböző érték ábrázolható Az adatokat a számítógép ábrázolások és kódolások (pl. ASCII) révén ábrázolják memóriájukban, illetve a háttértárakon. Ezek alapegysége a byte, illetve annak többszöröse

48 Számrendszerek A számrendszereket számjegyek és az azok használatára vonatkozó szabályok alkotják A korábbiak miatt a számítástechnikában általában a binárisan, vagy kettes számrendszerben ábrázoljuk az adatokat Gyakran előfordul, hogy ezeket a rövidebb leírás miatt hexadecimálisan, vagy tizenhatos számrendszerben írjuk le Mindennapjainkban a tízes számrendszert (vagy decimális) használjuk, melyben tíz számjegy segítségével írjuk fel az adatokat, és amely a tíz hatványain alapul Számjegyek: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Egy decimális szám exponenciális felírása: 324 = 3*102+2*101+4*100

49 Bináris számrendszer Számjegyek: 0, 1 Helyiértékek: 20, 21, 22, 23, …
Ha adott egy bináris szám, felírjuk annak exponenciális alakját, majd kiszámoljuk annak értékét, akkor megkapjuk a bináris szám decimális alakját Pl.: a bináris szám exponenciális alakja: 1*25+0*24+1*23+0*22+0*21+1*20 = 1*32+0*16+1*8+0*4+0*2+1*1 = = 41

50 Decimális szám felírása binárisan
Egy decimális szám bináris alakban való felírására többféle módszer létezik. Pl.: Osztogatás: a decimális számot egész osztással osztogatjuk amíg nulla nem lesz, s közben felírjuk a maradékokat jobbról balra Kivonogatás: első lépésben megkeressük a decimális számhoz legközelebb, de még kisebb vagy egyenlő 2 hatványát. Kivonjuk belőle, miközben leírunk egy 1-est a bináris alakba. Ezután a 2 hatványát osztogatjuk 2-vel, és megvizsgáljuk, hogy kisebb-e mint a decimális szám. Ha igen kivonjuk és leírunk egyet, egyébként nullát írunk le. A hatványt addig osztogatjuk, amíg 1 nem lesz.

51 32 bites számok felírása A 32 biten ábrázolható számokat adott esetben ún. pontozott decimális formában ábrázoljuk Minden byte (vagy oktet) megfelel egy decimális számjegynek Az oktetek közé pontokat helyezünk el Ez alapján egy 32 biten ábrázolható szám pontozott decimális formában 4 decimális számból, közöttük pontokkal áll. Pl.: felírható: pontozott decimális formában A pontozott decimális formát általában IP címek és alhálózati maszkok felírásánál használjuk

52 Hexadecimális számrendszer
Számjegyek: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F Helyiértékek: 160, 161, 162, 163, … Ha adott egy bináris szám, felírjuk annak exponenciális alakját, majd kiszámoljuk annak értékét, akkor megkapjuk a bináris szám decimális alakját Pl.: a 3AF bináris szám exponenciális alakja: 3*162+10*21+15*20 = 3*256+10*16+15*1 = = 943 A bináris alakok rövidebb leírására használjuk általában

53 Bináris szám hexadecimális alakja
Alkossunk a binárisan felírt szám számjegyeiből négyes csoportokat jobbról balra haladva. Ha az utolsó csoport nem négy számjegyből áll, akkor töltsük fel helykitöltő nullákkal az elején. Határozzuk meg az egyes négyes csoportok hexadecimális értékét Mindegyik csoport egy hexadecimális számjegy lesz Pl.: adott az bináris szám. Csoportosítva: Hexadecimálisan: D

54 Hexadecimális szám bináris alakja
Alakítsuk át az egyes hexadecimális számjegyeket bináris alakra a táblázat segítségével Pl.: adott az AF4 hexadecimális szám A táblázat alapján A = 1010 F = 1111 4 = 0100 Vagyis az AF4 hexadecimális szám bináris alakja: Hexadecimális számjegy Bináris alak 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 A 1010 B 1011 C 1100 D 1101 E 1110 F 1111