-1-
LAN (Helyi hálózti környezet) A működő Helyi hálózatok legelterjedtebb típusa a SIN-topológiájú ETHERNET hálózat. A hálózat működési elvét és megvalósításának módját három intézmény dolgozta ki, majd szabadalmaztatta: (1977-82) - DEC (Digital Equipment Corporation): Számítógépek-et adta, - XEROX: Hálózati Operációs Rendszer kidolgozása, - INTEL: Chip-technológia hozzáadása. Az ETHERNET - hálózat jellemzői: 1. Az 1980-as évek: "vastag koaxiális kábel technológia", -'90-es évek: "vékony koax. és a sodrott érpárú kábelek" 2. Hálózati kártya (NIC-Network Interface Card) – csatlakozás a hálózatra. Net. Csatlakozók: (Cs) Hálózati Kártya Sz. - DIN: CPU Gép. RAM (Cs) - BNC: NIC(Network Interface Card) - RJ : A kártya funkciói: - adminisztráció (forgalom), - adás-vétel bonyolítása, - kódolás/dekódolás (jelek, adatok). Megjegyzés: A rendszer eredendően kis terhelésű - rövid üzeneteket továbbító hálózatok megvalósítására készül (Osztott, 1 sávos csatorna) 3. Információs csomagméret, szerkezet 76 6 2 46-1500 4 Byte Preamble DA SA Type Info-Data CRC 1518 Byte Csomagmezők: Preamble: Szinkronizálja a vevő állomásokat az adó-hoz. DA (Destination Address): Célállomás SA (Source Address): Adóállomás Type(Az Információs csomag típusa): IP, IPX, 4. Protokoll (Az átvivő közeg kisajátításának szabálya) CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)"Figyelj és beszélj". A protokoll biztosítja hogy minden állomás ugyanazt a csatornát használhatja Információ átvitelre. A Protokol működési elve: Átvivőközeg 1. 4. Állomások Az állomások azonos "hierarchia szinten" helyezkednek el. Bármelyik kezdeményezheti az "adást”, ha "belehallgatva" az átviteli közegbe azt
-2„csendes”-nek találja. Amennyiben két vagy több állomás közel azonos időben kezdeményezi az adást ,úgy fellép az információs csomagok ütközése. Ebben az esetben az ütközés-figyelő alrendszer (Collision Detection) utasítja az állomást (állomásokat) az adás leállítására, amit a beépített elektronika meg is tesz. Újból elindul a rendszer "csendességének" figyelése majd a már említett adás kezdeményezése. Az állomások versenyéből valamelyik győztesen kerül ki és megtörténik az információ-átvitel. A rendszer a "véletlenszerű közeg elérés" elvén működik A CSMA/CD működésének folyamat ábrája: Állomás kész a keret küldésére Mégegyszer Csatorna érzékelés
Várakozás meghatározott ideig
Foglalt
Szabad Ütközés Adatküldés/Csatorna érzékelés
Ütközésjelzés küldése
Nincs ütközés Átvitel befejezve 5. Átviteli sebesség: Elvileg 10 Mbit/sec. (Az átviteli sebességet sokszor a hálózat "sávszélesség"-ének is nevezik.) 6. Átvivőközeg: - Koaxiális kábel: Vastag--Thick,"Yellow"Vékony--Thin. - Sodrott érpár (árnyékolt, árnyékolatlan). - Optikai kábel (monó és multi módusú) Ethernet Hálózatépítés A hálózat megépítéséhez - passzív (vezetékek) - aktív(Repeater, HUB és "kicsatoló")elemeket használnak. ●Fémvezetékek: Koaxiális kábelek - vastag - Thick ( 50 ohm ) - vékony - thin (50 ohm) - átviteli frekvencia < 100 Mhz Csavart érpár: - árnyékolatlan(UTP), 8-vezeték együtt) - árnyékolt(STP), érpár árnyékolás, fólia árnyékolás) Vezeték jelölések(minőségi osztály) Cat3 10 Mhz-ig, Cat4 20 Mhz-ig, Cat5 100 Mhz-ig. 5ENHC ● Optikai kábelek: monó-módusú (egy átviteli csatorna, 40-60 km ) multi-módusú ( több átviteli csatorna, 2 km táv.-ra) A mono-módusú kábelek meghajtására Laser-t alkalmaznak.
-3Az optikai kábeleket nemcsak a szélesebb átviteli sáv és az áthidalható nagyobb távolság miatt kedvelik, hanem az üveg kábel kiválóan alkalmas épületek külső összekötésére is, mert "érzéketlen” a légtéri elektromos zavarokra, amelyek egyébként károsan hatnak a rendszer információ(adat)-átvitelére. Topológiák: SíN - Topológiájú hálózat (Koaxiális vezeték) Lezáró:50 ohm
Transceiver (MAU)
Szegmens max.500m Vastag /"Yellow"/ Koax. (Thick) Gerinc vezeték (Backbone)
Repeater
Repeater NIC
(Hálózati csatoló kártyák) Állomások max.2.5 km
Állomás
A 2.5 km hosszú gerincvezetékre 500 állomás kapcsolható a Transceiver-en keresztül. A "kicstolás" helyeit a kábelen marker vonalak jelölik. A kicsatolás a Transceiverhez kapcsolódó speciálisan kialakított egységen (amelyet a szakemberek zsargonban csak vámpír-nak neveznek) történik: Vastag-koax.-kábel Belső fém vezeték "Vámpír"(megszúrja a kábelt és a szonda fémesen kapcsolódik a belső vezetékhez.) Transceiver ( Adó/Vevő) Illesztő kábel (15 vezeték,max.50m. hosszú) Hálózati ill.kártya (NIC)
A vastag koaxiális kábelből kialakított "gerincvezetékek" végigfutnak az épületen. A helységekbe telepített munkaállomásokat (Sz.gépek) vékony (Thin) koaxiális kábelekkel kötik össze -„T-elem” -kicsatolással és ezek a kábelek Multiport Repeateren keresztül csatlakoznak a gerincvezetékhez: Lezáró
min 0.5m T-elem
vezeték hossz max.185m.
-4(NIC)
Repeater
MultiPort
G
e r i
. Lezárók
n c
Sz.Gépek Transceiver Sz.Gépek
Megjegyzés: A tapasztalatok szerint max.30-40 Sz.gép elhelyezése a vezeték szegmensen még elfogatható sebességű működést ad. A vastag és vékony koaxiális kábellel megépített hálózatok 10 Mbit/sec átviteli sebességgel müködnek. CSILLAG( Star) Topológiájú hálózat (Sodrott érpár vezeték) A Csillag topológiájú hálózatban az információ átvitelére sodrott érpárat illetve a számítógépek hálózatra kötésére Kapcsolókat (Switch) -eket alkalmaznak. Switch
Switch
Switch
max.100m (vezeték hossz) Állomások Állomások
Állomások
A ma használatos IEEE 802.xxx keretcsomag felépítése: 7 1 6 6 2 46-1500 Előtag SOF Célcím For.cím
4
(bájt)
Adatmező, 802.2 fejléc és FCS
-Előtag: 10101010 (7 bájt): a "vevő" szinkronizálása -SOF(Start of Frame): 10101011: a "keret" kezdete -Célcím: a "cél node" hardware címe: node cím : broadcast ( üzenet mindenkinek) -Forráscím: a node címe, aki feladta a csomagot. -Adatmező hossz: (46-1500) bájt -Továbbítandó adatok: min.64 bájt (az ütközés érzékelése miatt) -FCS(Frame Check Sequence): CRC -u.n. moduló számításon alapuló tartalom ellenőrzés
-5Kifejezések - Klasszikus ETHRNET jelölés:
10 BASE 5 Sebesség(bit/sec) (10Mbit/s)
Alap/szélessáv (Alapsáv)
- Átviteli sebesség: IEEE802.3 IEEE802.3u
Szegmenshossz (500 méter)
10 Mbit/s (hagyományos Eth.-Koax) 100 Mbit/s ("Fast Ethernet")
Típusai: -100BASE-TX (UTP -Cat5.)-Csillag Topológia, -100BASE-FX (Üvegszál), -100BASE-T4 (UTP, 2érpár-Cat3). - Átvivő közeg: Vastag koaxiális kábel (Thick wire) max.500m.(10BASE5), Vékony koaxiális kábel (Thin wire) max.182m (10BASE2), Árnyékolatlan sodrott (UTP) max.100m (10BASET vagy (Unshilded Twisted Pair) (100BASE-TX), Üvegszál (FOIRL-Fiber Optic Inter Repeate- 10BASE-FL). Speciális UTP megoldások: -HUB-ok összekapcsolása: Portok
*
*
*
*
HUB max.100m(patch ká-
HUB További HUB.-ok
max.4!!! kábelekkel együtt ) Pont-pont kapcsolat a HUB portja és az Állomás között. - Több gép kiszolgálása: "stack"-elés: * * * * *
Belső BUSZ
Portok Ez a konfiguráció így egy HUB-nak számít! HUB
-
Távolságok "legyőzése": Üvegszál (Optikai gerinckábel) HUB
HUB (2-4km)
-6UTP – kicsatolás - Optimalizálás: - Forgalom szabályozás, - Sávszélesség szétosztás (Forgalom szétválasztása) SWITCH * * * * * * * *
Forgalom: Port to Port
Forgalom
-Kiszolgálók elérése (Server és sok User számára) S 100Mb/s "Uplink" SWITCH
10M 10M
"Dedikált" (10-10Mb/s az állomásoknak) 10M
-Management SW (Router)
SWITCH
SWITCH
SWITCH
A fenti konfigurációk példák a HUB és SWITCH alkalmazására. Hálózatépítő aktív elemek A lokális (LAN) hálózatok építése során -a jól megválasztott átviteli közegek mellett-be kell építeni a hálózatokba aktív hálózati elemeket is. Ezek az aktív elemek a hálózat működésének biztosítása mellett a hálózat optimális működését is támogatják, ezért széles körben a hálózat intelligens elemeinek is nevezik őket. Ismert nevük: • HUB-ok • BRIDGE• SWITCH• ROUTER• GATEWAY-
-7Működés , funkciók: HUB - jel elosztó,-az átvivő közegen megjelenő jelet több irányba osztja el. Megkülönböztetnek passzív és aktív elosztókat. Az aktív hub a jelszint helyreállításával is foglalkozik.. Jel „KI”
A hub jellemző tulajdonsága: - a bemenő jel minden kapun (porton) megjelenik.
Jel „BE” HUB Jel „KI” Jel „KI” 1. REPEATER- jelismétlő,- a vezeték csillapítások csökkentése, - Jel/Zaj szint helyreállítása (egyformán rősíti a jelet és a zaj-t) - hálózat bővítés (fizikai szinten) ( Valójában aktív HUB – ként működik ). A klasszikus (Koaxiális vezeték) hálózatépítés idején elterjedtek az u.n.”Multiport Repeaterek.” Ezek a hálózatépítő aktív elemek két funkciót valósítanak meg: - Hálózat fizikai bővítése (vezetékhossz növelése) - Gerincvezetékhez csatlakozó alhálózatok illesztése (Vastag-Thick- koax és vékony-Thin-koax összeillesztése) Az első esetben a vezetékek által okozott csillapítás kiküszöbölése a feladat, ( hálózatbővítés)a második esetben pedig a vastag gerincvezetékhez kapcsolódó vékony koaxiális vezeték és a vezetékre „T-elosztón” csatlakozó számítógépek alhálózatának összekötése .(Gerinc-vezeték és alhálózatok összekapcsolása) Az előzőekben megfogalmazottak megértését a következő ábrák segítik: A.) Hálózatbővítés 1-szegmens
2-szegmens Repeater1
Jellemzők: - vezetékcsillapítások kiküszöbölése - „Jel/Zaj szint” helyreállítása - „vezeték hosszának növelése
3-szegmens
Repeater2
-8-
B.) Gerincvezeték és alhálózatok összekapcsolása Gerinc vezeték(Vastag koax.)
Multiport Repeater
Multiport Repeater
Vékony koax. vez. (max.180m.) koax.vezeték. vezezék „T”-csatlakozás Megjegyzés: A Repeaterek az OSI – Modell a fizikai réteg(1) funkcióit hajtják végre. 3. BRIDGE A Bridge (Híd) a hálózat intelligens eleme, amelynek fő jellemzői: - a hálózat terhelésének optimalizálása - az állomáscímek alapján vezérli a „csomag” útját - vannak statikusan programozható Bridge-k - „okosabbak” a tanuló Bridgek - a SWITCH (kapcsoló) elvi alapja Információs csomag „szegmensen tartása” – az alábbi ábra alapján: ( a hálózat terhelésének optimalizációja ).
Cím(1-10)
INFO A: 1120
Bridge Cím(11-20)
INFO. A: 110 Állomások
-924 portos switch 100 Mbs , UTP – Csavart érpár
54 Mbs router ( Wireless )
A HUB és a SWITGH működése: HUB
SWITCH
D
A INFO A to D
INFO
A Bridge-k az OSI modell –Adatkapcsolati (2)-rétegén dolgoznak. 4. ROUTER (Útválasztó) A routerek a hálózat talán leginteligensebb építőelemei. Már a nevük is bizonyítja, hogy a hálózat csomópontjaiban helyezkednek el és adott esetben képesek az információs csomag számára a megfelelő utat kiválasztani a cimzett felé. Az is igaz, hogy a különböző utakhoz különböző protokollok tartoznak, így a Routerek protokoll konverziót is végrehajtanak a bejővő és a kimenő csomagok között. A Routeerk óriási lendülettel fejlődnek nemcsak a hardware elemeik, hanem az őket „intelligenssé” tevő meghajtó programmok is.
Router
Állomás
R1
LAN1
R2
LAN2
R3
LAN3
- 10 -
A Router logikai címekkel dolgozik. „A”Net Net. (Eth)
A05
DAT
104
DHA104 DSAC14
DAT
Router
DHA106 DSAC14
105
Frame „A” Net to „C” Net
„D” Net ISDN
„B”Net B Net „B”N et 106
B107
PSTN
B108 106
„C”Net
X.2 5
Router
DAT
DHA110 DSAC14
C14
Jelölések: DHA - Destination Hardver Addr. (Egyedi, beégetett cím) DSA - Destination Software Add. (Az alhálózat logikai címe, rugalmas , rendszerint a rendszergazda „osztja „ a címet) Összefoglalva a Router funkciói: - Optimális útválasztás - Több útvonal kezelése - Protokoll-konverzió ( IP-IPX-ISDN-X.25 ) A Routerek az OSI-Modell hálózati rétegén (3) dolgoznak 5. GATEWAY: Különböző protokol-lokkal müködő alhálózatok összekötése Novell (IPX)
GATEWAY 7 6 5 4 3
DECNet( TCP/IP) Server1 Server2
- 11 2 1 látják. A Gatewayek az OSI – Modell minden rétegének a konverzióját elvégzik, így a kommunikáló Hálózatok egymást transzparensként látják.
