A hálózatok célja, alkalmazása, alapfogalmak. Hálózati struktúrák, Hálózatszabványosítás, Az OSI modell

A hálózatok célja, alkalmazása, alapfogalmak Hálózati struktúrák, Hálózatszabványosítás, Az OSI modell

A hálózatok fogalma és célja A számítógép hálózatok alatt az egymással kapcsolatban álló számítógépek rendszerét értjük. • • • • •

Milyen előnyökkel jár a számítógépek hálózatba kapcsolása? erőforrások megosztása, a rendszerben lévő eszközök teljesítményének egyenletesebb megosztása, nagyobb megbízhatóságú működés, költségmegtakarítás, kommunikációs lehetőségek. 2

Hálózatok felépítése I. Alapfogalmak: hoszt = csatorna (NEM a vezeték!) alhálózat = csatornák + kapcsolóelemek (IMP - Interface Message Processor - interfész üzenet feldolgozó)

3

Hálózatok felépítése II. Két pont közötti csatornával rendelkező alhálózatok (point-to-point): topológia = milyen a struktúra topográfia = hogyan helyezkednek el

4

Hálózatok felépítése III. Üzenetszórásos csatornával rendelkező alhálózatok (multipont összeköttetés) Címzés szükséges!

5

Hálózati architektúrák I. Réteginterfész = szolgáltatott funkciók + átadott információk A kommunikációnál használt szabályok és megállapodások összességét protokollnak nevezzük. A rétegek és protokollok halmazát nevezzük hálózati architektúrának. 6

Hálózati architektúrák II. Rétegtervezési elvek: • • • • • • •

eljárás a kapcsolat felépítésére, illetve lebontására, adatátvitel módja: szimplex, fél duplex, duplex, milyen legyen a rendszerben a hibavédelem, hibajelzés, gyors adók, lassú vevők együttműködése (flow control), üzenetek szétdarabolása, összerakása, sorrend-helyesség, fizikai csatornán több logikai csatorna (multiplexelés), ha a cél és a forrás között több útvonal lehetséges: útvonalválasztás. 7

Hálózat szabványosítás I. A szabványok központi szerepet játszanak a fejlődésben, ez teszi a rendszereket nyíltakká, egységeit cserélhetővé.

8

Hálózat szabványosítás II. A hálózatokban történő adatátvitel szabványosítását régebben a CCITT (Comité Consultatif International Télégraphique et Téléphonique), ma már az ITU (International Telecommunications Union) nemzetközi szervezet végzi.

9

Hálózat szabványosítás III. E sorozat: F sorozat: G sorozat: I sorozat: Q sorozat: S sorozat: T sorozat: U sorozat: V sorozat: X sorozat: Y sorozat:

Telefon szabványok Távíró szabványok Digitális hálózatok (PCM) ISDN Digitális elérésű jelzési rendszer Távíró terminálok Teletex, fax Távíró kapcsolás-telex Telefonvonalakon történő kommunikáció Adatátvitel Funkcionális specifikációs és leíró nyelv (SDL) 10

Az OSI modell - ISO ajánlás I. OSI = Open System Interconnect - nyílt rendszerek összekapcsolása ISO = International Standard Organization

11

Az OSI modell - ISO ajánlás II.

12

A rétegek közötti kapcsolat I. Minden rétegben vannak aktív, működő elemek, ún. funkcionális elemek (entitások), amelyek a rétegtől várt funkciókat megvalósítják. A rétegek közötti kommunikáció ún. szolgálatok segítségével valósul meg. A szolgálatok a rétegek ki/bemeneti pontján ún. SAP-ján (Service Access Point) keresztül érhetők el. Ezek mindig két szomszédos réteg között találhatók.

13

A rétegek közötti kapcsolat II.

SAP = Service Access Point IDU = Interface Data Unit ICI = Interface Controll Information SDU = Service Data Unit PDU = Protokoll Data Unit

14

A szolgálatok osztályozása Ezek biztosítják a réteg-réteg közötti kommunikációt.

15

A szolgálati primitívek (alapműveletek) A szolgálat olyan primitívek halmaza, amelyet egy réteg a fölötte lévő rétegnek biztosít.

16

Vezetékes átviteli közegek: UTP, STP Az összekötő átviteli közeg természetétől függően megkülönböztetünk fizikailag összekötött (bounded) és nem összekötött (unbounded) kapcsolatokat. Vezetékpárok alkalmazása: – Csavart érpár (Unshielded Twisted Pair = UTP) – Árnyékolt sodrott érpár (Shielded Twisted Pair = STP) 1. 2. 3. 4.

Típus kategória kategória kategória kategória

5. kategória

Használati hely Hangminőség (telefon vonalak) 4 Mbit/s-os adatvonalak (Local Talk) 10 Mbit/s-os adatvonalak (Ethernet) 20 Mbit/s-os adatvonalak (16 Mbit/s Token Ring) 100 Mbit/s-os adatvonalak (Fast Ethernet) 17

Vezetékes átviteli közegek: koax Alapsávú-szélessávú kábelek Jellemzők: • hullámellenállás (50, 75, 93 ohm) • késleltetési idő - a szigetelő permittivitásától függ a csillapítás Alapsávú: 10 Base-2 BNC csatlakozós 10 Base-5 vámpír csatlakozó Széles sávú: kábel TV, 300-450 MHz-es jelek, digitális átvitelnél 150 Mbit/s erősítők miatt egyirányú: kétkábeles, egykábeles rendszer

18

Csatlakozók

19

Üvegszálas (optikai) kábel Működési elv:

20

Vezeték nélküli átviteli közegek I. Előny: nem kell vezetékrendszer • Fényt használó átvitel: (láthatósági viszonyok) – infravörös (IRDA) – lézer átvitel

• Rádióhullám - mikrohullám • Szórt spektrumú sugárzás: széles sávban, kis energiával

21

Vezeték nélküli átviteli közegek II. Műholdas átvitel Geostacionárius pályára állított műholdak • Műholdakon lévő transzponderek a felküldött mikrohullámú jeleket egy másik frekvencián felerősítve visszasugározzák. • A műhold tipikus sávszélessége 500 MHz (12 db 36 MHz-es transzponder, egy transzponderen 50 MB/s-os adatforgalom, vagy 800 db 64 kbit/s-os hangcsatorna. • A műholdas adatátvitel késleltetése a földi mikrohullámú illetve vezetékes rendszerekhez képest jelentős a nagy távolság miatt: 250-300 ms. 22

Telefónia... A telefon működési elve: • A hangrezgések a szénpor megnyomásával annak ellenállását megváltoztatják, az áram változik, a hallgató árama is változik. • Jelzés a másik félnek: csengetés váltakozóárammal (hívóáramkör). • Több fél esetén: telefonközpont - hívószám: pulse vagy tone jelzés. 23

Telefónia... (folyt.)

24

Modemek • Előfizető és központ között: huzalpár + szűrők 300 Hz-3 kHz • Alapsávi digitális jel nem lehetséges, szinuszos vivőhullámot alkalmaznak, modulálva jellemzőit. 25

Modemek: AM és FM

26

Modemek: PAM

27

Modemek és az OSI modell

28

Modem-számítógép kapcsolat I.

29

Modem-számítógép kapcsolat: DTE-DCE

30

Modem-számítógép kapcsolat: DTE-DTE

31

Modemszabványok IV. VOICE modemek

32

56 kbit/s-os modemek Zajos csatornán elérhető max. adatátviteli sebesség (Shannon): cmax=H log2(1+s/n) [bit/s] H - sávszélesség, s/n - jel/zaj viszony pl. telefonvonalon: H=3 kHz, s/n=30 dB c<30 kbit/s Ma a telefonvonalak a központtól már digitálisak!

33

FAX Fax - facsimile = hasonmás A fax egy vezérlőegységgel ellátott letapogatót (szkennert), nyomtatót és egy modemet tartalmazó rendszer.

34

Bináris átvitel Előnyei az analóg átvitellel szemben: könnyen regenerálható, detektálható Karakter- és bitorientált eljárások

35

Adatkapcsolati protokollok

Adatkapcsolati protokollok - Bevezetés Feladatuk keretek átvitele két csomópont között.

37

Hálózati réteg

Hálózati réteg I. A hálózati réteg feladata a csomagok eljuttatása a forrástól a célig csomópontokon keresztül. Megoldások: – a rendszer kialakításakor alakítjuk ki az útvonalakat – a kommunikáció kezdetén döntünk arról, hogy a teljes üzenet csomagjai milyen útvonalon jussanak el a rendeltetési helyükre – csomagonként változó, a hálózat vonalainak terhelését figyelembe vevő alternatív útvonalválasztás lehetséges

Az összeköttetés alapú hálózatoknál az összeköttetést virtuális áramkörnek (VÁ) szokták nevezni. Összeköttetés mentes hálózatokban az áramló csomagokat datagramoknak nevezik. 39

Hálózati réteg II. Fogalmak: – – – – –

csomópontok (IMP-ek) a gráf éleit a mérték jellemzi átlépések száma (hop) routing tábla legrövidebb út

40

Szállítási réteg, viszonyréteg, megjelenítési réteg, alkalmazási réteg

Szállítási réteg I. A szállítási réteg feladata: megbízható adatszállítás biztosítása a forráshoszt és a célhoszt között, függetlenül az alatta lévő rétegek kialakításától. A cél eléréséhez a hálózati réteg által nyújtott szolgálatokra támaszkodik. A használt protokollok sok esetben hasonlítanak az adatkapcsolati réteg protokolljára, de itt az IMP-eket összekötő fizikai csatornát, a két hoszt közötti teljes alhálózat jelenti.

42

Szállítási réteg II. A szállítási réteg számára a szállítási szolgálatelérési pontok (TSAP = Transport Service Access Point) címei azonosítják a célhosztot. Cél TSAP címek meghatározása: 1. Process szerver a célhosztnál (üzenetből a cím) 2. Névszolgáltatónak üzenet, az küldi vissza a TSAP címet

43

Lokális hálózatok

Lokális hálózatok és az OSI modell OSI = Open System Interconnect - nyílt rendszerek összekapcsolása ISO = International Standard Organization (Nemz. Szabv. Szerv.)

45

Lokális hálózatok és az OSI modell • A nyílt számítógépes hálózatokra vonatkozó rétegmodellt az ISO 1980-ban fogalmazta meg. Az egyes rétegek feladata a következő: 1. Fizikai réteg (Physical layer)  Az adatbitek kommunikációs csatornára történő kibocsátásáért felelős.  Feladata: a jelekkel kapcsolatos műveletvégzés (adás-vétel, kódolás és dekódolás).  Tervezése villamosmérnöki feladat. 46

Lokális hálózatok és az OSI modell 2. Adatkapcsolati réteg (Data link layer)  Alapvető feladata a hibamentes adatátvitel biztosítása a szomszédos gépek között.  A hibás, zavart, vagy kezdetleges átviteli vonalat hibamentessé transzformálja, az összeköttetés fennállása idejére.  Az adatokat adatkeretekké (data frame) tördeli, vétel után kibontja, hibajavítást és forgalomszabályozást végez. Szükség esetén a sérült, vagy elveszett csomagokat újra küldi. 47

Lokális hálózatok és az OSI modell 3. Hálózati réteg (Network layer)  Az átviteli közeg kezelése, útvonalválasztás, hálózati összeköttetés létesítése, az összeköttetés többszörös kihasználása a feladata.  A kommunikációs alhálózatok működését vezérli. Az útvonalválasztás során, ha az útvonalon eltérő felépítésű hálózatok is vannak, akkor protokoll átalakítást is végez.  Az utolsó olyan réteg, amely ismeri a hálózat topológiáját. 48

Lokális hálózatok és az OSI modell 4. Szállítási réteg (Transport layer)  A végpontok közötti hibamentes adatátvitel biztosításáért felelős (Web-ről szerzett információ!).  Magasabb szintű védelemmel rendelkezik, mint az adatkapcsolati réteg.

 Már nem ismeri a topológiát, csak a két végpontban van rá szükség. Feladata: az összeköttetések felépítése, bontása, a csomagok összeállítása és a továbbítása a viszonyréteg felé. 49

Lokális hálózatok és az OSI modell 5. Együttműködési, vagy viszonyréteg (Session layer)  Üzemmód választást, magasabb szintű áramlásszabályozást, a rendeltetési hely azonosítását, üzenetek tárolását végzi.  Lehetővé teszi, hogy két számítógép felhasználói kapcsolatot tétesítsen egymással.  Jellegzetes feladata a logikai kapcsolat felépítés és bontása, párbeszéd szervezése.

Szinkronizációs feladatokat is ellát, biztosítja a gépek közötti adatcsere hibamentességét. 50

Lokális hálózatok és az OSI modell 6. Ábrázolási, vagy megjelenítési réteg (Presentation layer)  Üzenetek összeállítása, értelmezése, kapcsolatteremtés két állomás között a feladata.

 Magasabb szintű üzemmód kiválasztást, üzemzavar esetén helyreállítást végez.  Feladata továbbá a különböző szimbolikus azonosítók leképezése földrajzi, vagy logikai címre.  Az egyetlen olyan réteg, amely megváltoztathatja az üzenet tartalmát.  Tömörít, rejtjelez (biztonsági okokból), kódcserét végez (pl. ASCII-EBCDIC) az eltérő adatábrázolással dolgozó gépek közötti adatkapcsolat biztosítása érdekében.

51

Lokális hálózatok és az OSI modell 7. Alkalmazási réteg (Application layer)  Kezeli a felhasználók bejelentkezését a hálózati rendszerbe.

 Koordinálja a folyamatok együttfutását.  Összeköttetést létesít más felhasználókkal.

Adatbázis-kezelést, grafikai vezérlést végez.  Széles körben igényelt beépített szolgáltatásokat tartalmaz (pl. eltérő rendszerek közötti állománytovábbítás, eltérő terminál-protokollok támogatása, elektronikus levelezés és távoli futtatás lehetősége).

52

Lokális hálózatok I. Milyen előnyei vannak a lokális hálózatoknak? • Hatékonyabban lehet felhasználni a rendszer erőforrásait, nem kell minden adatot és programot egy gépen tartani a munkához, az adatokhoz, amennyiben ez szükséges, mások is hozzáférnek.

53

Lokális hálózatok II. • A perifériák száma is csökkenthető: közös nyomtatók, közös CD-meghajtók is használhatók. • Levelezésre, közös adatbázisok és egyéb információk kezelésére is felhasználható. • Csoportos munka megvalósításának hatékony eszköze.

54

Lokális hálózatok fizikai egységei I. • Adapterkártya: ezt a speciális perifériakártyát a hálózat állomásaként használni kívánt valamennyi személyi számítógépbe beépítik. Az adapterkártya tartalmazza a logikai kapcsolatvezérlést, és a közeghozzáférést vezérlő funkciókat megvalósító hardvert. • Kábelrendszer: azt a kábelt, illetve vezetéket és csatlakozószerelvényeket jelenti, amelyet a hálózatban lévő eszközök összekapcsolására szolgálnak. 55

Lokális hálózatok fizikai egységei II. • Koncentrátorok és erősítők: egyes lokális hálózati kialakítások koncentrátorokat, illetve hozzáférési egységeket használnak, hogy a hálózati jelek erősítése és elosztása megoldott legyen, illetve a hálózatban lévő eszközök egy központi helyen kerüljenek összeköttetésbe egymással. Ezeket szokták HUB-oknak, jelismétlőknek is nevezni.

56

ETHERNET I. Kábel fajtája

árnyékolatlan csavart érpár vékony koax kábel vastag koax kábel üvegszál

Jelregenerálás nélküli max, hossz(m) 100 185 500 >1000

57

ETHERNET II.

58

ETHERNET kártyák Feladatuk: – fizikai illeszkedés a kábelhez – protokollvezérlés (cím és ütközésfigyelés, műveletek vezérlése, időzítése) – forgalmazásvezérlés (üzenetcsomagok összeállítása, ill. szétbontása)

59

Ütközés feloldása I. • Az ütközés után az időt diszkrét intervallumokra osztják. Az első ütközés után minden próbálkozás előtt 0 vagy 1 időintervallumot várakozik. Ha két állomás ütközik, és mind a kettő ugyanazt a véletlen számot kapja, akkor ismét ütköznek. A második ütközés után már 0, 1, 2 vagy 3 számok közül választanak véletlenszerűen, és annak megfelelő ideig várakoznak és így tovább… • Általánosan fogalmazva: a k-adik ütközés után az állomásoknak a 0 és 2k-1 közötti intervallumból kell egy számot választaniuk, és ennek megfelelő időt kell várakozniuk. Ha azonban elérik a 10. ütközést, akkor a véletlenszám-generálás felső határa az 1023-as értéken állandósul. 60

Ütközés feloldása II. • 16 bekövetkezett ütközés után a vezérlő abbahagyja a próbálkozást, és hibajelzést ad a számítógépnek, és a felsőbb rétegek feladata a további hibajavítás. Ezt az algoritmust bináris exponenciális visszatartásnak (binary exponential backoff) nevezik. • A próbálkozások számával exponenciálisan növekvő várakozási idő miatt dinamikusan lehet az adni kívánó állomások számához igazodni. Kevés ütköző állomás esetén viszonylag kis késleltetés következik csak be, ugyanakkor nagyszámú állomás esetén az ütközés még belátható időn belül feloldódik.

61

Vezérjeles sín I. • A vezérjeles sín lineáris buszkialakítása miatt üzenetszórásos módot használ. Logikailag gyűrű felépítésű, minden állomás ismeri a logikailag bal és jobb oldali állomásának a címét.

62

Vezérjeles sín II. • Ha k állomás alkotja a gyűrűt, és T ideig tart egy keret átvitele, akkor bármelyik állomás k*T időn belül képes kommunikálni (felső korlát). • A küldési jogot egy speciális keret a vezérjel (token) képviseli. Ez a vezérjel a logikai gyűrű mentén jár körbe, állomásról állomásra. Küldési joga csak a tokent birtokló állomásnak van, ezért ütközés nem jöhet létre. • A fizikai réteg 75 ohmos szélessávú koaxiális kábel. Mind az egykábeles, mind a kétkábeles (irányonként egy kábel) rendszer használható. 63

A logikai gyűrű karbantartása Gyűrű üzembe helyezése: amikor bekapcsolják az első állomást, az észleli, hogy nincs forgalom. Ezért egy Claim token keretet küld el. Mivel nem észlel más, vezérjelért versengő társat, ezért létrehoz egy vezérjelet, valamint egy gyűrűt, amelynek egy tagja lesz, ez az állomás. Rendszeres időközönként kéri új állomások belépési ajánlatát.

64

Vezérjeles gyűrű (token ring) I. A gyűrűben egy bit adott hosszt foglal el - adott számú bit lehet benne. Például: K Mbit/s az adatáramlás sebessége  1/K s-onként jön egy bit. Jelterjedési idő: 200 m/s  200/K m a bit „hossza” 2000 m-es gyűrű, 16 Mbit/s sebesség esetén 2000/(200/K) = 160 bit lehet a gyűrűn egyszerre 65

Vezérjeles gyűrű (token ring) II. • Tétlen állomások esetén a token jár körbe. Adási jog megszerzése: token eltávolítása a gyűrűből. Ezért olyan késleltetés kell, hogy egy állomás a teljes tokent be tudja fogadni (24 bit). Az állomások kikapcsolása miatt nincs ott 1 bites késleltetés  mesterséges késleltetések beillesztése. • A keretek mérete nincs korlátozva, mert úgyis csak egy része van a gyűrűben. • A gyűrűben körbeterjedő biteket az állomások távolítják el a gyűrűből. Az elküldött utolsó keretbit után a vezérjelet visszahelyezi a gyűrűbe. • Keretnyugtázás: a keret egy adott bitjét a VEVŐ billenti be, az ADÓ ezt keretkivonáskor ellenőrzi. 66

Vezérjeles gyűrű (token ring) III. Nagy terhelésnél a tokent az állomások ciklikusan egymásnak adják át. A magas és alacsony logikai értékeket 3,0-4,5 V közötti pozitív, ill. negatív jelek képviselik. 67

A vezérjeles gyűrű karbantartása Míg a vezérjeles sínnél a gyűrűkarbantartás decentralizált, itt van egy felügyelő állomás (monitor station), amelyik felelős: a vezérjel vesztésért, gyűrű-szakadáskori teendőkért, kevert és árva keretek kiszedéséért.

68

FDDI - Fider Distributed Data Interface

• Az FDDI két többmódusú optikai szálas gyűrűből áll, amelyekben az adatforgalom ellentétes irányú. Ha az egyik meghibásodik, a másikon az adatforgalom tovább folyik. • A típusú állomás: mindkét gyűrűhöz kapcsolódik • B típusú állomás: csak az egyik gyűrűhöz kapcsolódik 69

Hálózatok összekötése • Repeater: feladata a jelregenerálás, bitek továbbítása az egyik hálózatból a másikba. • Híd (bridge): két hálózat adatkapcsolati szintű összekapcsolását végzi. • Útválasztó (router): akkor kell alkalmazni, ha az összekötendő hálózatok különböző hálózati, de azonos szállítási réteggel rendelkeznek. • Átjáró (gateway): akkor használjuk, ha olyan hálózathoz csatlakozik, amely felépítése nem követi az OSI modellt. 70

Lokális hálózati operációs rendszerek I. A hálózati operációs rendszer egy szoftver, amely a hálózatba kapcsolt eszközökön fut, és feladata az eszközök közötti kommunikációs szolgáltatások biztosítása. Az eszközök közötti kapcsolat lehet: • Ügyfél-kiszolgáló kapcsolat (kliens-szerver) • Egyenrangú kapcsolat (peer-to-peer)

71

Lokális hálózati operációs rendszerek II. Az ügyfél kérésekkel fordul a kiszolgálóhoz, az pedig megküldi a választ. Ez lehetővé teszi azt, hogy a feladat megoldásához szükséges erőforrásokat optimálisan osszuk el.

72

LAN operációs rendszerek funkciói I. • Fájl-szerver: a nagy kapacitású lemez a legfontosabb erőforrás, amelyet a hálózat megoszthat. Az információ megosztása lehet: könyvtárak alapján, vagy fájl szintű. • Nyomtatószerver: a nyomtatószerver a hálózat valamennyi állomása számára lehetővé teszi, hogy másik állomáshoz tartozó nyomtatót használjon. Van egy általános sorban állási szolgáltatás, amivel a nyomtatási anyag még akkor is a nyomtatóhoz rendelhető, amikor a nyomtató foglalt. • Elektronikus levelezés: a felhasználónak lehetővé teszi, hogy üzeneteket és dokumentumokat könnyen összeállítson, küldjön, fogadjon és tároljon. 73

LAN operációs rendszerek funkciói II. • Hálózati névszolgáltatás: a hálózat felhasználói és az alkalmazói programok a hálózati nevek alapján kérik a hálózati operációs rendszerrel kapcsolatos szolgáltatásokat. • Összekapcsolhatóság: a lokális hálózaton kívüli kommunikációra utal. • Hálózatszervezés: hogyan érhető el a hálózat, milyen a megbízhatósága, melyek a szolgáltatásai.

74

8. A TCP/IP protokoll és az INTERNET

TCP/IP Nem követi az OSI modellt! UNIX-os gépekre dolgozták ki. Népszerűsége az Internet elterjedésével növekedett.

Csak 4 réteget használ: fizikai: keretátviteli közegen hálózati: csomagtovábbítás szállítási: hoszt-hoszt kapcsolat alkalmazási: hálózat használata 76

TCP/IP rétegek

77

A TCP/IP szállítási rétege: TCP I.

A TCP megbízhatatlan (az OSI modell szerint C típusú) hálózatokon is képes működni. A TCP fogadja a tetszőleges hosszúságú üzeneteket a felhasználói folyamattól és azokat maximum 64 kbájtos darabokra vágja szét, és datagramként küldi el. 78

A TCP/IP szállítási rétege: TCP II. • A hálózati réteg nem garantálja sem a datagramok helyes kézbesítését, sem a megérkezett datagramok helyes sorrendjét. • A TCP feladata az, hogy időzítéseket kezelve szükség szerint újraadja őket, illetve helyes sorrendben rakja azokat össze az eredeti üzenetté. • Minden TCP által elküldött bájtnak saját sorszáma van. A sorszámtartomány 32 bit széles, vagyis elegendően nagy ahhoz, hogy egy adott bájt sorszáma egyedi legyen. A minimális TCP fejrész 20 bájtos. 79

A TCP/IP hálózati rétege: IP

A hálózati réteg, amelynek feladata a datagramok eljuttatása a célhoszthoz megbízhatatlan, összeköttetés mentes szolgálatot biztosít, így az összes megbízhatósági mechanizmus a szállítási rétegben 80 valósul meg.

TCP/IP forgalomirányítás I. • Az ARPANET eredetileg az elosztott forgalomirányítási algoritmust használta. Nem használt alternatív utakat és a forgalomirányító táblák kicserélésével előálló forgalom nagy volt. • A jelenlegi algoritmusban minden egyes IMP belsőleg fenntart egy adatbázist, amely az egyes vonalakon való késleltetéseket tartalmazza. Erre az adatbázisra alapozva minden IMP kiszámolja a közte és az összes többi IMP közötti legrövidebb utat. A számítás mértékéül a késleltetést használja. 81

TCP/IP forgalomirányítás II. • Mivel minden egyes IMP a legrövidebb út algoritmust ugyanarra az adatbázisra alapozva futtatja, ezért az utak konzisztensek és kevés hurok alakul ki. A forgalom és a topológia változásaihoz való alkalmazkodás érdekében minden IMP 10 másodperces átlagolási idővel méri vonalain a késleltetést. E mérések eredményét egy aktuális sorszámmal ellátva minden IMP megkapja. Az információ köröztetéséhez az IMP-ek az elárasztásos algoritmust használják.

82

TCP/IP címzési rendszer I. A címzés hierarchikus: vannak hálózatok, és ezen belül gépek (hosztok). Így célszerű a 32 bites címet két részre bontani: egy hálózatot azonosító, és ezen belül egy, a gépet azonosító címre. A címzéseknél a hálózat és hoszt címének szétválasztására címmaszkokat (net-mask) használnak.

83

TCP/IP címzési rendszer II. • A 127-tel kezdődő „loopback” (visszairányítás) címek a hálózatok belső tesztelésére használhatók. • Broadcast: a hoszt címrészébe csak 1-eseket írva. Pl.: a 195.13.2.255 IP címre küldött üzenetet a 193.13.2 című hálózatban lévő összes gép megkapja. • Ha a hoszt címrésze 0, az aktuális hosztot, ha a ti cím 0, az aktuális hálózatot jelöli. Pl. a saját gépről 0.0.0.0 címre küldött üzenet a saját gépre érkezik. 84

Címzési rendszer - domén nevek I. Hosztok címzésének két módszere: • IP címek Réteg Alkalmazási Internet Hálózat elérési • Domain nevek

Címzési módszer Hoszt neve, portja IP cím Fizikai cím

Ez utóbbi könnyebben használható, ahol a sok számjegyből álló IP cím helyett egy karakterlánc, az FQDN (Fully Qualified Domain Name) használható. Ezt a DNS (Domain Name System), vagyis a domain-név rendszer szerint képezik. 85

Címzési rendszer - domén nevek II. A rendszer lényege, hogy a gépekhez nevet kell rendelni, és kell egy mechanizmus, amellyel a neveket IP számokra, és az IP számokat nevekre lehet leképezni. Ennek a címfordítási mechanizmusnak az Internet összes gépén rendelkezésre kell állnia. A címben szereplő egyes címrészeket nem véletlenszerűen határozzák meg, hanem hierarchikusan felosztott földrajzi terület, domének alapján. Így a cím egyes objektjei (8 bites csoportjai) a domént, az ezen belüli aldomént és hosztot, azaz a címzett számítógép helyét jelölik ki. Kezelés: Domain Name Serverrel (DNS). 86

Címzési rendszer - domén nevek III. • Hierarchikus név-elrendezésű névteret alakítottak ki, melyet a legfelsőbb szinten (top level) partícionáltak, és a nevek kezelését az egyes partíciókban kijelölt hatóságokra bízták. A legfelsőbb szintű nevek két eltérő elnevezés hierarchiát engednek meg: földrajzi és szervezeti. • A földrajzi partícionálás a gépeket az országuk alapján osztja szét, ahol az országot a 2 betűs országkód azonosítja: hu, us, de, uk, stb. • A szervezeti partícionálás az intézményeket a tevékenységük alapján sorolja az alábbi partíciók valamelyikébe. Domain Name COM EDU GOV MIL NET ORG ARPA INT

Jelentés Profitorientált intézmények Oktatási intézmények Kormányzati intézmények Katonai szervezetek Főbb hálózati központok Egyéb szervezetek Már nem használják Nemzetközi szervezetek

87

Címzési rendszer - domén nevek IV. • Domain név hierarchia (részlet) • A legfelsőbb szintű partíciókat tovább partícionálták a hozzájuk tartozó intézmények alapján. • Ha szükséges az intézmények domain-je még tovább partícionálható.

88

Címzési rendszer - domén nevek V. • A nevek feloldását egy elosztott számítógépes rendszer biztosítja, amely független, együttműködő név szerverekből (Name Server) áll. A név szerver elvégzi a név-cím megfeleltetést. A kliens szoftver, amelyet név feloldónak (Name Resolver) nevezünk egy, vagy több névszerverhez fordul, amikor egy név lefordítására van szüksége. • A név szerverek elrendezése a domain hierarchiának felel meg. Minden domain rendelkezik egy (vagy több) név szerverrel, amelyet domain felügyeleti hatósága üzemeltet. A gyökér (root) szerver a legfelsőbb szintű domain-eket ismeri, és tudja, hogy melyik domain-t melyik név szerver oldja fel. A következő szinten lévő név szerverek a saját al-domain-jeiket oldják fel, és tudják, hogy melyik al-domain-t melyik név szerver oldja fel, és így tovább. • Minden név szerver ismeri legalább egy gyökér név szerver címét. 89

Címzési rendszer - domén nevek VI. • Domain nevek feloldási mechanizmusa: pc.banki.hu keresi a "www.novell.com" IP címét. pc ismeri a banki.hu domain name szerverének IP címét (banki_ns)

1.

2.

3.

Pc megkérdezi a banki_NS-t (az IP címe alapján), hogy mi a "www.novell.com" gép IP címe. A Banki_NS először megnézi, hogy a keresett név az általa felügyelt domainben van-e. Ha igen elvégzi a feloldást. Ha nem (példánkban ez a helyzet) megkérdezi a Root_NS-t, hogy mi a "com" domain name szerverének IP címe. A Banki_NS megkérdezi a Com_NS-t, hogy mi a "novell.com" domain name szerverének IP címe.

4.

A Banki_NS megkérdezi a Novell_NS-t, hogy mi a "www.novell.com" gép IP címe.

5.

A Banki_NS megválaszolja a pc.banki.hu gépnek a "www.novell.com" gép IP címét.

90

Az UDP UDP = User Datagram Protocol A datagrammos üzenetek esetén nem kell TCP. IP csomagként lesz elküldve az üzenet. Ha egy pár másodpercen belül nem kapunk választ, akkor egyszerűen megismételjük az üzenetet.

91

AZ ICMP

• • • • • • •

Az Internet működésekor gyanús esemény előfordulása esetén az eseményt az IMP-ek egymásnak IP-csomagba burkolt ICMP (Internet Control Message Protocol - Internet vezérlőüzenet protokoll) alapján jelentik. Például: DESTINATION UNREACHABLE (cél elérhetetlen) TIME EXCEEDED (időtúllépés) PARAMETER PROBLEM (paraméterprobléma) SOURCE QUENCH (forráslefojtás) REDIRECT (újranyitás) ECHO REQUEST (visszhangkérés) és ECHO REPLAY (visszhangválasz) TIMESTAMP REQUEST (időpontkérés) és TIMESTAMP REPLAY (időpontválasz) 92

TCP/IP hálózat elérési réteg: Ethernet Leggyakrabban ez van a hosztokon. Feladat az IP cím - Ethernet cím összerendelés: ARP (Address Resolution Protocol - címleképezési protokoll (milyen Ethernet cím milyen IP cím). Fordítottja a RARP.

93

A lényeg összefoglalása I. Például, ha egy adathalmazt akarunk a hálózaton átvinni: xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx a TCP ezt datagramokká darabolja xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx a TCP minden datagram elejére egy fejlécet rak (T=FEJ(TCP)), ami tartalmazza a forrás és a célprocessz port címét, a sorozatszámot, és az ellenőrző összeget: Txxx Txxx Txxx Txxx Txxx Txxx Txxx Txxx Txxx Txxx ezt adja tovább az IP-nek a cél Internet címével együtt. 94

A lényeg összefoglalása II. Az IP ebből és a hely Internet címéből újabb fejlécet képez (I=FEJ(IP)): ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx Az Ethernet saját fejlécét (a két ETHERNET címmel) és a C ellenőrző összegét illeszti EIT(FEJ(F)) és keretté alakítja: EITxxxC EITxxxC EITxxxC EITxxxC EITxxxC EITxxxC A fogadó oldal ezeket sorban egymás után leszedi.

95

Internet I.

96

Internet II. Kapcsolódási módok • Hálózati kapcsolódás. Feltétel: a helyi hálózaton a TCP/IP protokoll használata. Egy routeren keresztül az Internetre küldött csomagok eljuthatnak a célokig. • SLIP/PPP kapcsolat. Telefonvonalon, modemen keresztüli kapcsolódás. • On-line szolgáltatón keresztül (terminál emulációval).

97

Elérhető szolgáltatások I. • A legegyszerűbb szolgáltatás a levelezés: ez lényegében hálózati kapcsolatot nem igényel. Általában egy Internet szolgáltató számítógépén elhelyezett postaládát használunk: ennek tartalmát modemes kapcsolaton keresztül kezelhetjük. • UUCP- (Unix to Unix Copy Protocol) segítségével UNIX-ot futtató géppel modemen keresztül kapcsolódunk a szolgáltató gépére és a leveleket egy menetben fel-, illetve letöltjük. • Shell-számlát nyitunk: terminálként (vagy a szolgáltató speciális szoftverén keresztül) bejelentkezünk a szolgáltató gépére, és arról böngésszük a hálózatot. 98

Elérhető szolgáltatások II. • SLIP vagy PPP számlát nyitunk, amelyen keresztül gyakorlatilag minden böngésző, levelező és kommunikációs Internet-alkalmazást futtathatunk. • Ha megvan a lehetőség rá, beköthetjük helyi hálózatunkat az Internetbe. A TCP/IP-t és az Internet-segédprogramokat telepítünk a hálózaton, majd a LAN-t valamilyen kapcsolattal routeren keresztül rácsatlakoztatjuk az Internetre.

99

Internet alkalmazási protokollok • SMTP - Simple Mail Transfer Protocol egy alkalmazási protokoll, amely a hálózati felhasználók egymással való kommunikációját teszi lehetővé. Leveleket tud küldeni és fogadni. • TELNET - Terminál emuláció segítségével a saját géppel egy távoli hosztra felhasználóként lehet bejelentkezni. • FTP - File Transfer Protocol. A fájl átviteli eljárás segítségével a felhasználónak lehetővé teszi könyvtár és fájlműveletek végrehajtását a saját gépe és egy távoli hoszt lemezegysége között. • GOPHER - Hierarchikusan felépített információban kereső protokoll. • HTTP - Hypertext Transfer Protocol (Weblap) 100

E-mail (Electronic mail) I. A címzés általános formája: Felhasználó_név@gépnév.domain_név.subdomain_név.ország(inté zmény)azonosító Például: [email protected]

Levél részei: • Cím (Address) • Téma (Subject) • Tartalom (Body) 101

E-mail (Electronic mail) II. Levelező programok funkciói: • levél küldése közvetlenül, vagy egy listán szereplő címzetteknek (send), • kapott levelek tartalomjegyzék-szerű listázása a levél témája (subject) mezőket mutatva, • válasz adott levélre (reply) • levél továbbküldése (forward), • levél tárolása különböző irattartókba (folderekbe), • levél törlése (delete). 102

E-mail (Electronic mail) III. • A levelek küldését és fogadását ténylegesen egy folyamatos hálózati kapcsolattal rendelkező számítógépen futó program, a Mail-szerver (SMTP szerver) végzi. Vannak olyan szerverek, amelyek csak levelek fogadására alkalmasak (POP3 szerver, IMAP). • E-mailen keresztül közvetlenül csak 0-127-es kódú ASCII karakterek küldhetők át.

103

E-mail (Electronic mail) IV. Smileys használata érzelmek kifejezésére: :-) öröm; :-( helytelenítés; ;-) kacsintás;

:-o meglepődés;

8-) szemüveg viselés

104

FTP (File Transfer Protocol) Az ftp a hálózatban lévő gépeken megtalálható fájlok átvitelére szolgál. On-line hálózati kapcsolatot igényel. Átviteli módok: ASCII és bináris A felhasználó általában akkor tud egy távoli gépről/gépre másolni, ha a távoli gépen is rendelkezik felhasználói jogosultsággal (account-tal).

105

Telnet A Telnet a gépek közti távoli bejelentkezést lehetővé tevő protokoll neve. Egy távoli gépre úgy lehet belépni, mintha egy terminálja előtt ülnénk. Account és jelszó szükséges. Ez is folyamatos (on-line) hálózati kapcsolatot igényel.

106

Archie Az anonymus ftp-vel elérhető fájlok keresésére használható adott név, vagy névrészlet alapján. Az archie szerverek folyamatosan figyelik az ftp-vel elérhető szervereket egy adott régióban, és az elérhető könyvtárakat a bennük lévő fájlok neveivel együtt egy folyamatosan frissített adatbázisba helyezik.

107

Finger Ha a finger szó után megadunk egy Email-cím szerkezetű címet, információkat tudhatunk meg a megjelölt felhasználóról. Ilyenek például a felhasználói login és saját neve, home könyvtára, alapértelmezett shell-je, utolsó bejelentkezésének időpontja, illetve, ha éppen be van jelentkezve, akkor mióta, és honnan.

108

Levelezési listák, hírcsoportok Az olyan levelezési fórumokat, amelyek hasonló témájú információcserére alakultak, levelezési listáknak nevezzük. A csoport tagjai levelezésen keresztül állnak kapcsolatban egymással, a tagok egy központi helyre küldik a leveleiket, majd onnan kerülnek az egyes csoporttagoknak elküldésre, vagy levelenként, vagy időszakonkénti, pl. naponkénti gyűjtésben.ez utóbbi esetben egy levélben kapja meg a lista résztvevője az összegyűjtött napi levelezést, ezt szokták digestnek hívni. A levelezési listáktól eltérően a hírcsoportba (NEWS) küldött leveleket nem kézbesítik, hanem anyagaikat szervereken tárolják, amit az adott géphez hozzáférési jogot kapott személyek elolvashatnak.

109

Gopher

A gopher szerverek általában könnyen kezelhető menürendszerrel dolgoznak: menüszinteken keresztül lehet az információt megkeresni. Előfordulhat, hogy a gopher adatbázisa több gépen helyezkedik el, ekkor a gopher program automatikusan kapcsolja azt a gépet, amely a kért információt tartalmazza. 110

WWW (World Wide Web) I. A WWW általános ügyfél-kiszolgáló hálózati koncepcióra épül. Az információszolgáltató gépeken egy WWW kiszolgálóprogram fut, amely a felhasználók gépein futó böngésző-programok által küldött kérésnek megfelelően elküldi a kért információt az adott gépre, amely ebben az esetben az ügyfél (kliens). A dokumentumok logikai struktúráját a HTML (Hyper Text Markup Language) jelölései segítségével lehet szabályozni. A dokumentum fogalmát itt általánosabban kell értelmeznünk: ezek objektumok, amelyek lehetnek: szöveg, kép (grafika), hang (zene), de akár mozgókép (film) is.

111

WWW (World Wide Web) II. A hálózaton az objektumok, illetve ezek részei közötti kapcsolatok magába a szövegbe épülnek be megjelölt szavak és grafikus elemek formájában. Amikor egy ilyenre a felhasználó az egérrel rákattint, a rendszer automatikusan létrehozza a kapcsolatot, és a kapcsolt objektumot megjeleníti a képernyőn. A kapcsolt objektum is tartalmazhat további kapcsolásokat különböző objektumokhoz, amelyek a hálózaton elvileg bárhol lehetnek. A WWW úgy is tekinthető, mint egy dinamikus információ tömeg, amelyben a hypertext segítségével kapcsolatok (linkek) vannak. 112

URL URL (Uniform Resource Locator) egységes forrásazonosító: Megadja a megjelenítő program számára, hogy az adott szövegrészhez, képhez, grafikához kapcsolt dokumentumot milyen módszerrel lehet megjeleníteni, milyen típusú kapcsolatot kell felépíteni, illetve hogy ez a forrás hol, az Internetre kapcsolt gépek közül melyiken található. Az URL a következő információkat tartalmazza: • protokoll - amit az adott forrás eléréséhez használunk (ftp, http, gopher stb.), • kiszolgálónak az Internet-nevét, amelyen az adott forrás található, • a kiszolgáló portjának a számát, • a forrás helyét a kiszolgáló lemezegységének fájlrendszerében.

113

CGI Ha a megjelenítő egy olyan kapcsolathoz ér, amely egy programra hivatkozik, a kiszolgáló elindítja a programot és a CGI (Common Gateway Interface)-leírást használva átadja az ügyféltől érkező adatokat (ha vannak). A program a kapott információt felhasználva elvégzi a feldolgozást vagy lekérdezést, és a választ (ugyancsak a CGI leírást használva) visszaküldi a kiszolgálónak.

114

HTTP protokoll I. A HTTP ügyfél-kiszolgáló protokollt hypertext dokumentumok gyors és hatékony megjelenítésére tervezték. A protokoll állapotmentes, vagyis az ügyfélprogram több kérést is küldhet a kiszolgálónak, amely ezeket a kéréseket egymástól függetlenül kezeli, és minden dokumentum elküldése után le is zárja a kapcsolatot. Ez az állapotmentesség biztosítja, hogy a kiszolgáló mindenki számára egyformán elérhető és gyors. A HTTPS változat biztonságos kapcsolatot tesz lehetővé a szerver és a kliens gép között.

115

HTTP protokoll II. • • • •

A HTTP kapcsolat négy lépése: A kapcsolat megnyitása. Az ügyfél meghívja a kiszolgálót az Interneten keresztül az adott cím és port azonosító alapján (alapértelmezésben a 80-as porton keresztül. A kérés elküldése. Az ügyfélprogram üzenetet küld a kiszolgálónak, amelyben valamilyen kiszolgálást kér. A kérés HTTP-fejlécből és a kiszolgálónak küldött adatokból áll (ha van ilyen). A válasz. A kiszolgáló a választ visszaküldi az ügyfélprogramnak. Ennek része a fejléc, amely leírja a válasz állapotát (sikeres vagy sikertelen, a küldött adatok típusát), és ezt követik maguk az adatok. A kapcsolat lezárása. A kiszolgáló a válasz elküldése után lezárja a kapcsolatot. 116

HTTP protokoll III. • • •

• • • •

Azonosításra a felhasználók felől érkező kérésekről a következő információkat tárolja a program: A kérés küldő gép Internet-címe, ahonnan a kérés érkezett. A dátum és a helyi idő. A kérés módja (GET, POST); GET elküldi a kért dokumentumot. POST elküldi az adatokat a megjelölt URL-nek. A kért dokumentum neve. A kiszolgáló által használt HTTP protokoll verziószáma. A kapcsolat kérés eredményére utaló kód. Az elküldött dokumentum hossza. 117