Andrew S.Tanenbaum
Számítógép hálózatok Második, bővített, átdolgozott kiadás
Panem
A mű eredeti címe: Computer Networks. Fourth Edition. Copyright © 2003, 1996 Pearson Education, Inc. Publishing as Prentice Hall PTR Upper Saddle River, New Jersey 07458. Ali rights reserved! Hungárián Language Edition Copyright © Panem Könyvkiadó Kft. 2004 A kiadásért felel a Panem Könyvkiadó Kft. ügyvezetője, Budapest, 2004 Ez a könyv a Művelődési és Közoktatási Minisztérium támogatásával a Felsőoktatási Pályázatok Irodája által lebonyolított felsőoktatási tankönyvtámogatási program keretében jelent meg.
©
Második, bővített, átdolgozott kiadás
ISBN 963 545 384 1 Lektorálta és szerkesztette: Dr. Harangozó József Fordította: Balogh Zoltán, Bámer Balázs, Harangozó Gábor, Körössy Khayll Balázs, Orvos Péter, Sági Péter, Szakhmáry Balázs, Vajda Szabolcs, Völgyesi Péter Szerkesztő: Dávid Krisztina Borítóterv: Édelkraut Róbert
[email protected] http://www.panem.hu Minden jog fenntartva. Jelen könyvet, illetve annak részeit tilos reprodukálni, adatrögzítő rendszerben tárolni, bármilyen formában vagy eszközzel - elektronikus úton vagy más módon - közölni a kiadók engedélye nélkül.
Tartalomj egy zék
Előszó a magyar kiadáshoz
15
Előszó
17
1. fejezet. Bevezetés
21
1.1. 1.1.1. 1.1.2. 1.1.3. 1.1.4. 1.2. 1.2.1. 1.2.2. 1.2.3. 1.2.4. 1.2.5. 1.2.6. 1.3. 1.3.1. 1.3.2. 1.3.3. 1.3.4. 1.3.5. 1.4. 1.4.1. 1.4.2. 1.4.3. 1.4.4. 1.4.5. 1.5. 1.5.1.
22 23 26 30 33 36 37 39 40 42 45 47 48 48 53 54 56 59 60 60 64 67 69 72 73 73
A számítógép-hálózatok használata Üzleti alkalmazások Otthoni alkalmazások Mozgó felhasználók Társadalmi vonatkozások Hálózati hardver Lokális hálózatok Nagyvárosi hálózatok Nagy kiterjedésű hálózatok Vezeték nélküli hálózatok Otthoni hálózatok Összekapcsolt hálózatok Hálózati szoftver Protokollhierarchiák A rétegek tervezési kérdései Összeköttetés alapú és összeköttetés nélküli szolgálatok Szolgálatprimitívek A szolgálatok kapcsolata a protokollokkal Hivatkozási modellek Az OSI hivatkozási modell A TCP/IP hivatkozási modell Az OSI és a TCP/IP hivatkozási modell összehasonlítása Az OSI hivatkozási modell és protokolljainak értékelése A TCP/IP hivatkozási modell értékelése Hálózati példák Az Internet '.
6
1.5.2. 1.5.3. 1.5.4. 1.6. 1.6.1. 1.6.2. 1.6.3. 1.7. 1.8. 1.9.
TARTALOMJEGYZÉK
Összeköttetés alapú hálózatok: az X.25, a kerettovábbító és az ATM Az Ethernet Vezeték nélküli LAN-ok: 802.11 A hálózatok szabványosítása Ki kicsoda a távközlés világában? Ki kicsoda a nemzetközi szabványosítás világában? Ki kicsoda az Internet szabványosítási világában? Mértékegységek Röviden a továbbiakról Összefoglalás Feladatok
2. fejezet. A fizikai réteg 2.1. 2.1.1. 2.1.2. 2.1.3. 2.2. 2.2.1. 2.2.2. 2.2.3. 2.2.4. 2.3. 2.3.1. 2.3.2. 2.3.3. 2.3.4. 2.3.5. 2.4. 2.4.1. 2.4.2. 2.4.3. 2.4.4. 2.5. 2.5.1. 2.5.2. 2.5.3. 2.5.4. 2.5.5. 2.6. 2.6.1. 2.6.2. 2.6.3.
84 90 93 96 97 99 101 103 104 105 107 112
Az adatátvitel elméleti alapjai 112 Fourier-analízis 112 Sávkorlátozott, jelek LB A csatorna maximális adatátviteli sebessége 116 Vezetékes átviteli közegek 117 Mágneses hordozó 117 Sodrott érpár 118 Koaxiális kábel 119 Fényvezető szálak 120 Vezeték nélküli adatátvitel 127 Az elektromágneses spektrum 128 Rádiófrekvenciás átvitel 131 Mikrohullámú átvitel 132 Infravörös és milliméteres hullámú átvitel 135 Látható fényhullámú átvitel 135 Kommunikációs műholdak 137 Geoszinkron műholdak 138 Közepes röppályás műholdak 142 Alacsony röppályás műholdak 142 A műholdak és a fényvezető szálak összehasonlítása 145 A nyilvános kapcsolt telefonhálózat 146 A távbeszélőrendszer felépítése 147 Távközlési politika 150 Az előfizetői hurok: modemek, ADSL- és vezeték nélküli megoldások ... 152 Trönkök és multiplexelés 166 Kapcsolási módok 177 A mobiltelefon-rendszer 183 Első generációs mobiltelefonok: analóg beszédátvitel 184 Második generációs mobiltelefonok: digitális beszédátvitel 189 Harmadik generációs mobiltelefonok: digitális beszéd- és adattovábbítás 198
TARTALOMJEGYZÉK
2.7. 2.7.1. 2.7.2. 2.7.3. 2.7.4. 2.7.5. 2.8.
'
Kábeltelevízió Közösségi antennás televízió Internet a kábelhálózaton A spektrum kiosztása Kábelmodemek A kábeles és az ADSL összeköttetések összehasonlítása Összefoglalás
201 202 203 204 206 208 210
Feladatok
211
3. fejezet. Az adatkapcsolati réteg
218
3.1. 3.1.1. 3.1.2. 3.1.3. 3.1.4. 3.2. 3.2.1. 3.2.2. 3.3. 3.3.1. 3.3.2. 3.3.3. 3.4. 3.4.1. 3.4.2. 3.4.3. 3.5. 3.5.1. 3.5.2. 3.6. 3.6.1. 3.6.2. 3.7.
Az adatkapcsolati réteg tervezési szempontjai A hálózati rétegnek nyújtott szolgálatok Keretezés Hibakezelés Forgalomszabályozás Hibajelzés és -javítás Hibajavító kódok Hibajelző kódok Elemi adatkapcsolati protokollok Korlátozás nélküli szimplex protokoll Szimplex megáll-és-vár protokoll Szimplex protokoll zajos csatornához Csúszóablakos protokollok Egybites csúszóablakos protokoll Az n visszalépést alkalmazó protokoll Szelektív ismétlést alkalmazó protokoll Protokollok helyességvizsgálata Véges állapotú automata modellek Petri-háló modellek Példák adatkapcsolati protokollokra HDLC - magas szintű adatkapcsolat-vezérlés Az Internet adatkapcsolati rétege Összefoglalás Feladatok 4. fejezet. A közegelérési alréteg
218 219 222 226 226 227 228 230 234 239 240 242 246 248 251 257 263 263 266 269 269 272 277 278 283
4.1. 4.1.1. 4.1.2. 4.2. 4.2.1. 4.2.2. 4.2.3.
284 284 285 287 287 292 295
A csatornakiosztás problémája Statikus csatornakiosztás LAN-ok és MAN-ok esetén Dinamikus csatornakiosztás LAN-ok és MAN-ok esetén Többszörös hozzáférésű protokollok ALOHA Vivőjel-érzékeléses többszörös hozzáférésű protokollok Ütközésmentes protokollok
8
4.2.4. 4.2.5. 4.2.6. 4.3. 4.3.1. 4.3.2. 4.3.3. 4.3.4. 4.3.5. 4.3.6. 4.3.7. 4.3.8. 4.3.9. 4.3.10. 4.4. 4.4.1. 4.4.2. 4.4.3. 4.4.4. 4.4.5. 4.5. 4.5.1. 4.5.2. 4.5.3. 4.5.4. 4.5.5. 4.6. 4.6.1. 4.6.2. 4.6.3. 4.6.4. 4.6.5. 4.6.6. 4.6.7. 4.7 4.7.1. 4.7.2 4.7.3. 4.7.4. 4.7.5. 4.7.6 4.8.
TARTALOMJEGYZÉK
Korlátozott versenyes protokollok Hullámhosszosztásos többszörös hozzáférési protokollok Vezeték nélküli LAN-protokollok Ethernet Ethernet-kábelezés Manchester-kódolás Az Ethernet MAC-protokollja A kettes exponenciális visszalépéses algoritmus Az Ethernet teljesítménye Kapcsolt Ethernet Gyors Ethernet Gigabites Ethernet Az IEEE 802.2 szabvány: logikai kapcsolatvezérlés Visszatekintés az Ethernetre Vezeték nélküli LAN-ok A 802.11 protokollkészlete A802.ll fizikai rétege A802.ll MAC alrétegének protokollja A 802.11 keretszerkezete Szolgálatok Szélessávú vezeték nélküli hálózatok A 802.11 és a 802.16 összehasonlítása A 802.16 protokollkészlete A 802.16 fizikai rétege A 802.16 MAC alrétegének protokollja A 802.16 keretszerkezete BLUETOOTH A Bluetooth felépítése Bluetooth-alkalmazások A Bluetooth protokollkészlete A Bluetooth rádiós rétege A Bluetooth alapsávi rétege A Bluetooth L2CAP rétege A Bluetooth keretszerkezete Kapcsolás az adatkapcsolati rétegben Hidak 802.x és 802.y hálózatok között Helyi hálózatok összekapcsolása Feszító'fás hidak Távoli hidak Ismétlőit, elosztók, hidak, kapcsolók, routerek és átjárók Virtuális LAN-ok Összefoglalás Feladatok
298 301 304 308 308 312 313 316 317 319 321 324 328 329 330 331 332 334 338 339 341 342 343 344 346 348 349 350 351 352 354 354 355 355 357 359 361 363 365 365 368 376 378
TARTALOMJEGYZÉK
5. fejezet. A hálózati réteg 5.1. 5.1.1. 5.1.2. 5.1.3. 5.1.4. 5.1.5. 5.2. 5.2.1. 5.2.2. 5.2.3. 5.2.4. 5.2.5. 5.2.6. 5.2.7. 5.2.8. 5.2.9. 5.2.10. 5.2.11. 5.3. 5.3.1. 5.3.2. 5.3.3. 5.3.4. 5.3.5. 5.3.6. 5.4. 5.4.1. 5.4.2. 5.4.3. 5.4.4. 5.4.5. 5.5. 5.5.1. 5.5.2. 5.5.3. 5.5.4. 5.5.5. 5.5.6. 5.5.7. 5.6. 5.6.1. 5.6.2.
"
384
A hálózati réteg tervezési kérdései 384 Tárol-és-továbbít típusú csomagkapcsolás 384 A szállítási rétegnek nyújtott szolgálatok 385 Az összeköttetés nélküli szolgálat megvalósítása 386 Az összeköttetés alapú szolgálat megvalósítása 388 A virtuális áramkör és a datagram alapú alhálózatok összehasonlítása .... 389 Forgalomirányító algoritmusok 391 Az optimalitási elv 393 Legrövidebb útvonal alapú forgalomirányítás 394 Elárasztás 397 Távolság vektor alapú forgalomirányítás 398 Kapcsolatállapot alapú forgalomirányítás 401 Hierarchikus forgalomirányítás 407 Adatszóró forgalomirányítás 409 Többesküldéses forgalomirányítás 411 Forgalomirányítás mozgó hosztok esetében 413 Forgalomirányítás ad hoc hálózatokban 416 Csomópontkeresés egyenrangú (peer-to-peer) hálózatokban 422 Torlódásvédelmi algoritmusok 426 A torlódásvédelem alapelvei 428 Torlódásmegelőző módszerek 430 Torlódás védelem virtuális áramkör alapú alhálózatokban 431 Torlódásvédelem datagram alapú alhálózatokban 433 Terhelés eltávolítása 436 Dzsitterszabályozás 438 A szolgálat minősége 439 Követelmények 439 Jó szolgálatminőséget biztosító megoldások 441 Integrált szolgáltatások 452 Differenciált szolgáltatások 455 Címkekapcsolás és MPLS 458 Hálózatok összekapcsolása 461 Miben különböznek a hálózatok? 462 Hogyan lehet összekapcsolni a hálózatokat? 463 Egymás után kapcsolt virtuális áramkörök 465 Összeköttetés nélküli hálózatok kapcsolódása 466 Alagút típusú átvitel 468 Forgalomirányítás összekapcsolt hálózatokban 469 Darabokra tördelés 470 Hálózati réteg az Interneten 474 Az IP-protokoll 476 IP-címek 480
10 5.6.3. 5.6.4. 5.6.5. 5.6.6. 5.6.7. 5.6.8. 5.7.
TARTALOMJEGYZÉK
Az Internet vezérlő protokolljai OSPF-belső átjáró protokoll BGP - külső átjáró protokoll Többesküldés az Interneten Mobil IP IPvő Összefoglalás Feladatok
492 498 502 505 506 508 517 518
6. fejezet. A szállítási réteg
526
6.1. 6.1.1. 6.1.2. 6.1.3. 6.1.4. 6.2. 6.2.1. 6.2.2. 6.2.3. 6.2.4. 6.2.5. 6.2.6. 6.3. 6.3.1. 6.3.2. 6.3.3. 6.4. 6.4.1. 6.4.2. 6.4.3. 6.5. 6.5.1. 6.5.2. 6.5.3. 6.5.4. 6.5.5. 6.5.6. 6.5.7. 6.5.8. 6.5.9. 6.5.10. 6.5.11. 6.5.12. 6.6.
526 526 528 531 533 537 538 542 547 551 555 556 558 558 560 568 570 571 572 574 578 578 579 581 582 585 586 587 589 593 596 598 601 602
A szállítási szolgálat A felső rétegeknek nyújtott szolgálatok Szállítási szolgálati primitívek Berkeley TCP-primitívek Csatlakozó-programozási példa: egy internetes állományszerver A szállítási protokollok elemei Címzés Összeköttetés létesítése Az összeköttetés bontása Forgalomszabályozás és pufferelés Nyalábolás Összeomlás utáni helyreállítás Egyszerű szállítási protokoll A példa szolgálati primitívjei A példa szállítási entitása A példa mint véges állapotú gép Az Internet szállítási protokolljai: az UDP Bevezetés az UDP-be Távoli eljáráshívás Valós idejű szállítási protokoll Az Internet szállítási protokollja: a TCP A TCP bemutatása A TCP szolgálati modell A TCP-protokoll A TCP-szegmens fejrésze TCP-összeköttetés létesítése TCP-összeköttetés lebontása TCP-összeköttetés-kezelés modellje TCP átviteli politika A TCP torlódáskezelése A TCP időzítéskezelése Vezeték nélküli TCP és UDP Tranzakciós TCP Teljesítőképesség
TARTALOMJEGYZÉK
6.6.1. 6.6.2. 6.6.3. 6.6.4. 6.6.5. 6.7.
A számítógép-hálózatok teljesítőképesség-problémái A hálózati teljesítőképesség mérése Rendszertervezés a teljesítőképesség növelésére Gyors TPDU-feldolgozás Gigabites hálózatok protokolljai Összefoglalás Feladatok
11
603 606 609 612 616 619 620
7. fejezet. Az alkalmazási réteg
626
7.1. 7.1.1. 7.1.2. 7.1.3. 7.2. 7.2.1. 7.2.2. 7.2.3. 7.2.4. 7.2.5. 7.3. 7.3.1. 7.3.2. 7.3.3. 7.3.4. 7.3.5. 7.3.6. 7.4. 7.4.1. 7.4.2. 7.4.3. 7.4.4. 7.4.5. 7.4.6. 7.4.7. 7.4.8. 7.4.9. 7.5.
626 627 629 633 635 637 639 641 649 652 658 659 677 691 700 706 712 723 723 725 728 732 735 742 745 753 760 764 765
DNS - a körzeti névkezelő rendszer ADNS-névtér Erőforrás-nyilvántartás Névszerverek Elektronikus levél Architektúra és szolgáltatások A felhasználói ügynök Üzenetformátumok Üzenettovábbítás Végső kézbesítés A Világháló (World Wide Web) A Web felépítésének áttekintése Statikus dokumentumok a Weben Dinamikus webdokumentumok HTTP - a hipertext átviteli protokoll Teljesítménynövelés A vezeték nélküli Web Multimédia Bevezetés a digitális hang világába Hangtömörítés Hangközvetítés Internetes rádió IP-n keresztül történő hangátvitel Bevezetés a mozgóképekhez Mozgókép-tömörítés Hálózati videózás MBone - Digitális adatszóró gerinchálózat Összefoglalás Feladatok
8. fejezet. Hálózati biztonság
772
8.1. 8.1.1. 8.1.2.
775 776 778
Kriptográfia Bevezetés a kriptográfiába Helyettesítő kódolók
\2
8.1.3. 8.1.4. 8.1.5. 8.2. 8.2.1. 8.2.2. 8.2.3. 8.2.4. 8.2.5. 8.3. 8.3.1. 8.3.2. 8.4. 8.4.1. 8.4.2. 8.4.3. 8.4.4. 8.5. 8.5.1. 8.5.2. 8.5.3. 8.6. 8.6.1. 8.6.2. 8.6.3. 8.6.4. 8.7. 8.7.1. 8.7.2. 8.7.3. 8.7.4. 8.7.5. 8.8. 8.8.1. 8.8.2. 8.8.3. 8.9. 8.9.1. 8.9.2. 8.9.3. 8.9.4. 8.10. 8.10.1. 8.10.2. 8.10.3.
TARTALOMJEGYZÉK
Keveró kódolók Egyszer használatos bitminta Két alapvető kriptográfiai elv Szimmetrikus kulcsú algoritmusok DES - az adattitkosítási szabvány AES - a fejlett titkosítási szabvány Titkosítási módok Egyéb kódolók Kriptoanalízis Nyilvános kulcsú algoritmusok RSA Más nyilvános kulcsú eljárások Digitális aláírások Szimmetrikus kulcsú aláírások Nyilvános kulcsú aláírások Üzenet pecsétek A születésnap támadás A nyilvános kulcsok kezelése Tanúsítványok X.509 Nyilvános kulcs infrastruktúrák A kommunikáció biztonsága IPsec Tűzfalak Virtuális magánhálózatok Vezeték nélküli biztonság Hitelességvizsgáló protokollok Osztott titkos kulcson alapuló hitelességvizsgálat Osztott kulcs létesítése: A Diffie-Hellman-féle kulcscsere Hitelességvizsgálat kulcsszétosztó központ alkalmazásával Hitelességvizsgálat Kerberos alkalmazásával Hitelességvizsgálat nyilvános kulcsú titkosítással Az e-levelek biztonsága PGP - elég jól biztosított személyiségi jog PEM-megnövelt személyiségi jogokat biztosító levél S/MIME A Web biztonsága Fenyegetések Biztonságos névkezelés S S L - a biztonságos csatlakozóréteg A hordozható kódok biztonsága Társadalmi kérdések A személyiségi jogok védelme Szólásszabadság A szerzői jogok
780 781 786 788 790 793 797 802 803 804 805 807 807 808 809 811 815 817 818 819 821 824 824 829 831 833 838 839 843 845 848 850 851 852 856 857 857 858 859 866 870 873 873 876 880
TARTALOMJEGYZÉK
8.11.
Összefoglalás Feladatok
13
883 884
9. fejezet. Ajánlott olvasmányok és irodalomjegyzék
891
9.1. 9.1.1. 9.1.2. 9.1.3. 9.1.4. 9.1.5. 9.1.6. 9.1.7. 9.1.8. 9.2.
891 892 893 896 896 898 900 900 902 904
Javaslatok a továbbolvasáshoz Bevezetés és általános művek A fizikai réteg Az adatkapcsolati réteg A közegelérési alréteg A hálózati réteg A szállítási réteg Az alkalmazási réteg Hálózati biztonság Irodalomjegyzék
Tárgymutató
921
