Hálózati ismeretek (Jegyzet – belső használatra) 1. A számítógépes hálózatok kialakulása Mondhatjuk azt, hogy a számítástechnika az egyik legfiatalabb iparág, viszont annál dinamikusabban fejlődik. Ha a számítógépes hálózatokat nézzük, akkor a 80-as évek elején még szinte tudományos érdekességnek számítottak, 1988-ra már használták a nagyobb egyetemeknél, magáncégeknél és rá kevesebb, mint 10 évre már számítógépek milliói csatlakoztak az internetre. Az első számítógépek elszigetelten, nagy termeket kitöltve voltak fellelhetőek és csak néhány kivételezett számára voltak elérhetőek. Ezeknek a termeknek sokszor üvegablakai voltak, amelyeken keresztül a látogatók megbámulhatták a nagy elektronikus csodát. A közepes méretű vállalatok vagy egyetemek még csak egy-két számítógéppel rendelkeztek, de a legnagyobbaknak is legfeljebb csak néhány tucat volt belőlük. A számítógépek és a távközlés egybeolvadása alapvetően befolyásolta a számítógépes rendszerek szervezését. Régen a felhasználók egy nagyméretű számítógépet tartalmazó terembe, a „számítóközpontba" vitték a futtatandó programjaikat. A „számítóközpont" mint fogalom ma már teljesen kihalt. A régi modell az volt, hogy egy intézmény teljes számítástechnikai igényét egyetlen gép szolgálta ki. Ezt a modellt felváltotta az, hogy a feladatokat sok-sok különálló, de egymással összekapcsolt számítógép látja el. Az ilyen rendszereket számítógép-hálózatoknak (computer networks) nevezzük. Ennek a kapcsolatnak nem feltétlenül rézvezetéken keresztül kell megvalósulnia; fényvezető szálat, mikrohullámokat, infravörös fényt vagy kommunikációs műholdakat is használhatunk. A számítógép hálózatok fejlesztésében meghatározó szerepe volt az amerikai védelmi minisztériumnak. Egy olyan parancsközlő hálózatot kívántak létrehozni, ami túlél egy esetleges atomháborút (1965, a hidegháborús korszak csúcsa). A fejlesztéseket a minisztérium kutatási részlege (Advenced Research Project Agency) szerződésekkel és ösztöndíjakkal támogatta. [Az első csomagkapcsolt hálózat létrehozásával a Rand Corporation-t (Paul Baran) bízták meg, az 1960-as évek elején. A kutatás University of California (UCLA) illetve a Massachusetts Institute of Technology bevonásával folytatódott.] Az elméleti tanulmányok alapján egy olyan hálózat megépítésére írtak ki tendert, ami csomóponti gépekből (Interface Management Processors) áll, melyeket adathálózat köt össze. A cél az, hogy az adathálózatnak működőképesnek kell maradni akkor is, ha egyes csomópontjai megsemmisülnek. A tenderre 12 cég jelentkezett. A megbízást a cambridge-i BBN tanácsadó cég nyerte. [Az első rendszerben Honeywell DDP-316 számítógépeket használtak, 56kbit/sec sebességű vonalakkal összekapcsolva.] Az első csomópontot 1969 őszén állították fel az UCLA-n. Decemberre már négy csomópont működött az alhálózaton (UCLA, UCSB, SRI, Utahi egyetem), amely ekkor kapta az ARPA (a már előbb említett amerikai védelmi minisztérium kutatási részlegének rövidítése) után az ARPAnet nevet.
1
Azt, hogy ez mennyire hatékonynak és életképesnek bizonyult, mi sem mutatja jobban, mint hogy 1971-ben tizenöt csomópont működött az ARPAnet-en, 1972-re pedig harminchétre nőtt a számuk. Időközben többek közt az egyetemek is felfedezték maguknak a számítógépes hálózatok hasznos tulajdonságait és a hetvenes évek végére, amikor erre lehetőség nyílt, kiépültek a kapcsolatok az ARPAnet és más hálózatok között. Az 1980-as években a hálózatoknak ez a hálózata melyet összefoglaló néven Internetnek neveztek, rohamos ütemben nőtt. Ekkor kezdték közhasznú célokra alkalmazni. Az igazi karriere a 90-es években kezdődött, mikor az üzleti élet kezdte felfedezni magának. Ettől kezdve vált napjaink leginkább emlegetett, nagy lehetőségeket kínáló területévé. A robbanásszerű fejlődésben nagy szerepe volt annak, hogy az Internet lehetővé tette a levelezést. A fejlesztésekben nagy szerepe volt a svájci CERN laboratóriumában Tim Barns-nak. Barns valójában nem épített új rendszert, csak könnyen használhatóvá tette a meglévő elemeket. Ehhez nagyban hozzájárult az is, hogy megjelent egy új alkalmazás, a World Wide Web. A WWW-hez írt böngészőprogram a „Mosaik” megjelenése után egy év alatt a WWW szerverek száma 100ról 7000-re emelkedett. Biztos sokakban keverednek ezek a fogalmak, de érdemes letisztázni, hogy sem az internet, sem a világháló nem számítógépes hálózat. Ahogy az iménti kis történeti áttekintésből kitűnhetett, az internet nem egyetlen hálózat, hanem számítógépes hálózatok hálózata, a www pedig egy olyan rendszer, ami az internetre ráépülve fut, annak tulajdonképpen az egyik szolgáltatása. 2. A számítógép hálózatok létrehozásának céljai Mielőtt mélyebben elkezdenénk foglalkozni a hálózatok kiépítésével, a fogalmakkal, az eszközökkel, érdemes kicsit elgondolkozni a miérteken. Azon, hogy miért is érdeklik az embereket annyira a hálózatok, mire is lehet használni, hiszen, ha senki se érdeklődne irántuk, valószínűleg nagyon kevés számban épültek volna meg. Egy cégnél például, ahol nagyszámú számítógépekkel dolgoznak, előbb utóbb megjelenik az igény arra, hogy a fizikailag különböző helyen lévő (irodákban, raktárban, stb.), elszigetelt gépeket összekössék egymással. Itt lehet szó erőforrás-megosztásról (re-source sharing), a cél pedig az, hogy minden program, eszköz és legfőképpen adat mindenki számára elérhető legyen a hálózaton, tekintet nélkül az erőforrás és a felhasználó fizikai helyére. Egy nyilvánvaló példa erre, amikor irodai dolgozók egy csoportja megosztva használ egy nyomtatót. Egyiküknek sincs szüksége saját nyomtatóra, és egy nagy kapacitású hálózati nyomtató gyakran olcsóbb, gyorsabb, és könnyebben karbantartható, mint nagyszámú egyedi nyomtató. De a fizikai eszközök (pl. nyomtatók, lapolvasók és CD-írók) megosztásánál is fontosabb az információ megosztása. Minden nagy és közepes méretű vállalat és sok kisebb cég léte nagymértékben a számítógépes információtól függ. A legtöbb cégnek vannak ügyféllistái, leltárai, pénzügyi nyilvántartásai és még sok minden más adata, ami a hálózatán elérhető. Bele lehet gondolni, hogy egy banknak, ha minden számítógépe felmondaná a szolgálatot, öt percnél tovább nem tudná fenntartani magát. Egy modern termelőüzem, ahol számítógép vezérli a gyártósort, még ennyi ideig sem bírná ezt ki. Mára még egy kis utazási iroda, vagy egy háromszemélyes ügyvédi iroda is nagymértékben függ a számítógép-hálózatoktól, hiszen az alkalmazottai a lényeges adatokhoz és dokumentumokhoz a hálózaton keresztül férhetnek hozzá. Másképp megközelítve: ha egy cégnek több kontinensen is vannak irodái, attól még
2
egy felhasználónak ugyanúgy tudnia kell dolgoznia egy adattal, legyen az helyileg a saját gépén tárolva, vagy épp 30 000 km-rel arrébb. Az információ elérésén túl megjelent egy másik igény is, hogy egy nagy feladatot, párhuzamosan, osztottan oldunk meg (distributed processing). Az osztott feldolgozás elsősorban a számításigényes feladatok gyors megoldására alkalmazható eljárás, amikor is több, egymással hálózatba kötött gép egy felügyelő gép irányítása alatt párhuzamosan dolgozik a globális probléma részfeladatainak megoldásán, ezáltal a teljes megoldáshoz szükséges időt töredékére csökkenthetjük, gazdaságosan növelhetjük a teljesítményt. Általában tízszeres teljesítmény százszoros árat jelent. A megosztás tehát rendkívül gazdaságos. Felhasználók közötti üzenetek, egyéb információk közvetítésével a nem egy helyiségben dolgozók kényelmesen, saját számítógépük mellett ülve vehetik fel a kapcsolatot egymással, amely szintén egy pozitívum. Tulajdonképpen mondhatjuk azt is, hogy ez a fajta kommunikáció a 21. századi ember válasza a 19. század telefonjára. Az emailezést ma már emberek milliói használják naponta a világ szinte bármely pontjára, de beszélhetnénk többek közt az azonnali üzenetküldésről is, amely segítségével a felhasználók egymásnak valós időben üzeneteket gépelhetnek. Ha mindezeket végig gondoljuk, láthatjuk, hogy a hálózatok kiépítésének nagyon sok gyakorlati haszna van és érthető, hogy manapság miért vált a mindennapi élet szerves részévé, miért vált mostanára szinte nélkülözhetetlenné. A továbbiakban nézzük meg, hogyan is épül fel egy hálózat. 3. Hálózatok jellemzői Nincs olyan általánosan elfogadott osztályozás, amelybe mindegyik hálózatot be lehetne sorolni, azonban van két fontosnak tűnő szempont: az átviteli technológia és a méret. Az átviteli technológiának tágabb értelemben két típusa van: 1. adatszóró hálózatok; 2. kétpontos hálózatok. 3.1. Adatszóró hálózatok Az adatszóró hálózatok egyetlen kommunikációs csatornával rendelkeznek, és ezen osztozik a hálózat összes gépe. Ha bármelyik gép elküld egy rövid üzenetet, azt az összes többi gép megkapja. Ezeket a rövid üzeneteket bizonyos körülmények között csomagoknak (packets) is szokták hívni. A feladót és a címzettet a csomagon belüli címmezőben lehet megjelölni. Amikor egy gép csomagot kap, megnézi a címmezőt. Ha a csomagot neki szánták, akkor feldolgozza azt, ha pedig nem neki szánták, akkor figyelmen kívül hagyja. Egy példa kedvéért képzeljük el, hogy valaki egy sokajtós folyosó végén elkiáltja magát: „Pista, gyere ide! Beszélni akarok veled." Bár a felszólítást mindenki hallja, mégis csak Pista fog válaszolni. Az adatszóró rendszerek általában lehetővé teszik, hogy a csomag címmezőjében egy speciális kód beállításával minden gép megcímezhető legyen. Ha az ilyen kóddal ellátott csomagot elküldjük, akkor a hálózat összes gépe megkapja és feldolgozza azt. Ezt a működési módot adatszórásnak (broadcasting) nevezzük.
3
3.2. Kétpontos hálózatok Ezzel ellentétben a kétpontos hálózatok (point-to-point network) sok olyan kapcsolatból állnak, amelyek gép-párokat kötnek össze. Ahhoz, hogy egy csomag egy ilyen típusú hálózaton eljusson a feladótól a címzettig, lehet, hogy egy vagy több közbenső gépen kell átmennie. Sokszor több, különböző hosszúságú útvonal is lehetséges, ezért a jó útvonalak megtalálása fontos kérdés a kétpontos hálózatokban. Általános szabályként azt mondhatjuk (bár sok kivétel is előfordul), hogy a kisebb, földrajzilag közelebb elhelyezkedő gépek inkább adatszórást használnak, míg a nagyobb hálózatok általában kétpontos kialakításúak. A kétpontos átvitelt, ahol egy adó és egy vevő van csak jelen, néha egyesküldésnek (unicasting) is szokták nevezni. Egy másik lehetséges szempont a hálózatok osztályozására a méretük alapján. Rendszerint három csoportot képezhetünk: 1. LAN 2. MAN 3. WAN 3.3. LAN A lokális hálózat (Local Area Network, LAN) olyan magánhálózat, amely egyetlen épületen belül vagy egy legfeljebb néhányszor tíz kilométer kiterjedésű területen található. Széles körben használják őket hivatalokban és gyárakban személyi számítógépek, valamint munkaállomások összekapcsolására, lehetővé téve ezzel a közös erőforrások (pl. nyomtatók) megosztását és az üzenetküldést. A lokális hálózatokat három dolog különbözteti meg a többi hálózattól: (1) a kiterjedésük, (2) az átviteli módjuk és (3) a topológiájuk. A LAN-ok csoportosítása a legkézenfekvőbb módon a vezetékezés alapján történhet. A vezetékezés meghatározza a számítógépek logikai elrendezését, ezt nevezzük topológiának. Sokféle topológia előfordulhat, számunkra azonban a következő kettő legelterjedtebb a fontos: 3.3.1. Busz topológia Busz- vagy soros topológia. Ezzel a típussal még gyakran találkozhatunk régen kiépített hálózatok esetében. Itt a számítógépeket egy sínre sorba csatlakoztatják, a vezeték jellemzően koaxiális. A vezetékek költségeinek szempontjából ez a topológia a legtakarékosabb, de egyúttal a legérzékenyebb is a meghibásodásra, hiszen bármely hálózati hiba esetén a teljes hálózat működésképtelenné válik. Jó példa erre az instabil működésre az iskolánkban pár éve felszámolt, régimódi gépírást oktató termünk. Itt egy sínre voltak felfűzve a tanulók gépei és egy kiszolgáló gép. Mindegyik gép bekapcsoláskor felcsatlakozott a kiszolgálóra és onnan indított el egy oktató programot. Nem kellett sok idő hozzá, hogy a szemfüles diákok rájöjjenek: ha egy helyen megpiszkálják a kábelt, akkor az egész teremben lebénul a hálózat és egy közel 40 gépet összekötő hálózatnál a hiba kivizsgálása jó pár percet elvett az órából.
4
3.3.2. Csillagpontos topológia Csillagpontos topológia. Napjainkban ez tekinthető a legelterjedtebb logikai elrendezésnek a helyi hálózatok esetében. Ebben az elrendezésben a számítógépek egy, vagy több csomóponton kapcsolódnak egymáshoz, mely csomópontokban találjuk az ún. koncentrátorokat (hub), vagy kapcsolókat (switch). Egyedüli hátránya a magasabb kábelköltség, cserébe viszont megbízható hálózatot kapunk, mivel kábelhiba esetén nem az egész hálózatunk kommunikációja szakad meg, hanem csak az adott gépé és így a hibakeresés is igen egyszerűvé válik. 3.3.3. WLAN Itt érdemes kitérni a vezetékes és a vezeték nélküli hálózatokra. A számítógépek közötti kapcsolatot általában vezetékkel oldjuk meg, de egyre népszerűbbek a vezeték nélküli megoldások: ritkán infravörös fény, gyakrabban rádióhullámok útján történik az adatközvetítés. Ezeknek a technológiáknak számos formája létezik. Vannak, amelyek csak két gép közötti adatátvitelre használhatóak, de vannak, amelyek alkalmasak helyi hálózatok kiépítésére is. A vezeték nélküli hálózatokat leggyakrabban angol rövidítésükkel WLAN (Wireless Local Area Network) azonosítjuk. Ezeknek a hálózatoknak a legnagyobb előnyük, hogy a költségesnek mondható vezetékezés elkerülhető. A mobil eszközök a lefedettség területén bárhol képesek csatlakozni, sőt asztali gépek áthelyezésekkor is jó alternatíva lehet. Vezeték nélküli hálózatok esetén a számítógépek vezeték nélküli hálózati interfész kártyával rendelkeznek, amely könnyen beazonosítható, hisz ezen rendszerint egy külső antenna található. Ezek rádióhullámú kapcsolattal csatlakoznak egy úgynevezett hozzáférési ponthoz, amely a többi pl. az internet felé vezetéken továbbítja az adatokat. Láthatjuk, hogy bár nincs vezetékezés, a vezeték nélküli hálózatok topológiája jellemzően csillagpontos, csak itt a középpontban egy hozzáférési pont található. Kiépítéskor a vezetékes és vezeték nélküli hálózatok együttműködése könnyen megoldható, így nem kötelező szigorúan csak az egyik változathoz ragaszkodnunk.
3.3.4. Hálózati szabványok Az adatforgalom mozgása meghatározott szabályok szerint történik a hálózaton, ezekre különböző szabványokat írtak az évek folyamán. Az IEEE 802.3, vagy közismertebb nevén Ethernet egy olyan szabvány, amely az egyik legrégebbi ezek közül. Az Ethernet-hálózat a legelterjedtebb, topológiája csillagpontos. Az idők folyamán a technológia fejlődésének köszönhetően az Ethernet- hálózatok sebessége is nőtt. A korábbi busz topológia szerint 10 Mbit/s sebességre képes, ezt nevezhetjük szimplán Ethernetnek is. A csillagpontos topológia megjelenésével megszületett a Fast (gyors) Ethernet (100 Mbit/s), majd az 1000 Mbit/s-os Gigabit Ethernet. Ennek a működését a felhasználóknak egyáltalán nem kell ismerniük, néhány fogalmat a hálózati kártya beállításainál ismerünk meg. Érdemes megjegyezni, hogy az Ethernet alternatívájaként az IBM Token Ring hálózatát szokás megemlíteni, de az Ethernet elterjedésével mára ezek többségét is Ethernetre cserélték.
5
Vezeték nélküli esetben az adatátviteli csatornák mássága miatt az adatok átvitelét is más szabványok határozzák meg. Leggyakoribb az IEEE 802.11 számmal ellátott szabvány. 3.4. MAN MAN (Metropolitan Area Network), magyarul városi hálózat. Ez tekinthető a következő fokozatnak, bár pontos körülhatárolása nehézkes. Ezeknek a hálózatoknak a körébe az egy városban, vagy régióban működő szervezetek több telephelyét összekötő hálózatok sorolhatóak. Hazánkban jellemzően ebbe a kategóriába esnek az internetszolgáltató cégek egy területet összefogó hálózatai. 3.5. WAN A nagy kiterjedésű hálózat (wide area network, WAN) nagy földrajzi kiterjedésű területeket fed le, sokszor egy egész országot vagy kontinenst. Egy nagy kiterjedésű hálózat olyan számítógépek egy csoportja, amelyeket felhasználói programok (vagyis alkalmazások) futtatására szántak. Az internet a legnagyobb kiterjedésű a földön, ez kapcsolja össze a világ összes LAN és MAN hálózatát. A gyakorlatban a MAN hálózat meghatározásán elég nehézkes fogást találni, ezért gyakran csak két hálózattípust szokás megkülönböztetni: a LAN, amely a helyi hálózatunk és a WAN, amely a modemünkön, az intézményünk falain túl található. 4. Hálózati architektúrák Az eddig említett hálózati jellemzők a hardverhez kötődnek. A most következő rész egy összerakott hálózaton alkalmazható két fontos együttműködési modellt ismertet, amelyek többek közt a Windows rendszerű számítógépek hálózati kommunikációjához alkalmasak. Ezek: 1. Ügyfél – kiszolgáló (kliens – szerver, client – server) 2. Társ – társ ( peer-to-peer, p2p) Ügyfél vagy kliens: az a számítógép, amely a hálózaton megosztott erőforrásokat használja. Kiszolgáló vagy szerver: az a számítógép, amely a hálózat többi tagja számára elérhető és használható erőforrásokkal rendelkezik és magán a számítógépen rendszerint senki sem dolgozik. Például egy fájlszerveren tárolt állományokhoz a hálózaton keresztül bárki hozzáférhet. 4.1. Ügyfél – kiszolgáló típusú hálózatok Egy ügyfél-kiszolgáló hálózatban a kiszolgáló gépek erőforrásokat kínálnak a hálózat többi tagjának, az ügyfeleknek. Egy ilyen típusú hálózat kiépítése és felügyelete rendszerint bonyolult és drága, de nagy, vállalati helyi hálózatok esetén számos előnnyel rendelkezik: sok számítógépet (klienst) képes kiszolgálni, kifinomult felügyeleti és biztonsági lehetőségei vannak, és az összes erőforrás központilag kezelhető, felügyelhető. Az ügyfél-kiszolgáló hálózatokhoz emiatt egyrészt valamilyen hálózati operációs rendszerre (Network Operating System – NOS) van szükség( pl.: Windows 2000 Server, Novell NetWare, Linux), másrészt képzettségű rendszergazdára, aki megfelelően és megbízhatóan kezeli a egy kellő
6
felhasználói hozzáféréseket, a jelszavakat és jogokat. Windows esetén az ügyfél-kiszolgáló típusú hálózatokat tartomány- (domain) alapúnak nevezzük. 4.2. Társ – társ típusú hálózatok Egy társ- társ hálózatban az összes résztvevő egyenrangú, azaz minden tag képes ügyfélként és kiszolgálóként is működni. Igényelhet megosztott erőforrásokat bármely más számítógépről, és meg is oszthat erőforrásokat a többi tag számára. A biztonsági és a hozzáférési engedélyeket a hálózat összes résztvevője saját hatókörében, saját számítógépén határozza meg. Természetesen beállítható itt is olyan feladatmegosztás, hogy a hálózat egyes tagjai a megosztott erőforrásokat csak kínálják, míg a többiek csak használják, de ebben az esetben is társ-társ hálózatról beszélünk, mivel a számítógépek felügyelete egyénileg történik. A Windows újabb verziói – a Windows 3.11-től kezdve – támogatják a társ-társ hálózatokat. A Microsoft a számítógépek egy-egy ilyen összetartozó csoportját egy ilyen hálózaton munkacsoportnak (workgroup) hívja, ezért ezek a hálózatok a Microsoft-terminológiát használva munkacsoport-alapúak. Ezeket a csoportokat egyéni igényeink szerint alakíthatjuk ki, bár kis helyi hálózatok esetén 10-12 számítógépig elegendő egy munkacsoport alkalmazása. Egy társ-társ munkacsoport-alapú hálózat létrehozása meglehetősen egyszerű, kevés hálózati ismeretet igényel. Minden kisebb irodában, vagy otthon csupán a Windows szolgáltatásait használva könnyen létre tudunk hozni egy ilyen hálózatot, amellyel már ki tudjuk használni a hálózatok előnyeit. 5. Helyi hálózatok hardverei Hálózatok kiépítéséhez nem csak elméleti tudásra, hanem gyakorlati tudásra, az egyes eszközök ismeretére, használatára is szükség van. Ezzel fog foglalkozni ez a rész. Célunk egy Ethernet-alapú, vezetékes, csillagpontos hálózat kiépítése. Első lépésként döntsük el, hogy milyen arányban akarunk vezetékes, illetve vezeték nélküli megoldásokat használni. Ami a vezetékezés mellett szól: • költségkímélő – a vezetékek ára elenyésző, ha nem kell nagy távokat áthidalni, a vezetékes hálózati alkatrészek árai jóval olcsóbbak; • az elérhető tényleges sebesség nagy mértékben megközelíti a 100 Mbit/s-ot. Érdemes elgondolkodni a vezeték nélküli megoldásokon, ha: • a vezetékezés akadályba ütközik: nehezen átfúrható helyek, nagyobb (de 100 m alatti) távolság, különálló épületek, esztétikai szempontok; • egy, vagy több mobil eszközzel rendelkezünk, amelyekkel szintén szeretnénk használni a hálózati funkciókat. 5.1. Vezetékek 5.1.1. UTP kábel A hálózat kiépítéséhez a csillagpontos topológiát választottuk, melynek vezetéke az ún. árnyékolatlan, sodrott érpárú UTP- (Unshielded Twisted Pair) vezeték. Köpenyén láthatunk
7
még category-5, cat-5, vagy 100-Base-TX feliratokat, amelyek a vezeték minőségére, illetve sebességére utalnak. (Az UTP-vezetékek a számítógépek közötti adatátvitelre category-3-tól alkalmazhatók. Az alacsonyabb kategóriáknál sebességcsökkenést tapasztalhatunk.) Az UTP-vezeték ereinek anyaga minden esetben jó minőségű réz. Az erek belseje ezen belül lehet tömör, illetve finom szálakból sodort. Mindkettő tökéletesen alkalmas a célra, bár a tömör belű vezetékekkel kissé nehézkesebb a vezetékezés, mert kevésbé rugalmas. A helyi hálózatok vezetékei korábban a koaxiális kábelek voltak, melyek hasonlítanak a tvantenna kábelhez. Ezekkel a vezetékekkel a síntopológiájú hálózat kiépítése lehetséges, de ezeket mára már teljes mértékben leváltották a csillagpontos hálózatok. Egy használatra kész UTP-kábel végein ún. RJ-45 típusú csatlakozók találhatók, melyek a telefoncsatlakozóhoz (RJ-25, RJ-14) hasonlítanak, de a nyolc érintkezőjük révén szélesebbek. A 8 érintkező a vezeték 8 erének a kivezetése, melyek közül a helyi hálózatunk csak négyet fog használni: kettőt adattovábbításra, kettőt pedig fogadásra. A két-két adatszállító ér bekötésétől függően két kábeltípust különböztetünk meg: 1. Egyenes kábel (straight cabel) 2. Keresztkábel (cross over cabel) 5.1.1.1. Egyenes kábel Egyenes kábellel helyi hálózatunkban az egyes hálózati eszközöket kötjük össze vele (pl.: a számítógépet a switch-el). A legtöbb esetben ilyenre lesz szükségünk. Neve onnan ered, hogy az adatszállító erek a két csatlakozóban azonos sorrendben vannak kötve. 5.1.1.2. Keresztkábel Keresztkábel használatára akkor van szükségünk, ha két számítógépet közvetlenül szeretnénk összekapcsolni. Ebben az esetben az adatszállító erek felcserélve kerülnek bekötésre úgy, hogy az egyik csatlakozó továbbító erei a másik csatlakozó érkező oldalára kerüljenek, és fordítva. Az egyes bekötési sorrendeket az alábbi ábrák mutatják:
8
UTP EGYENES KÁBEL BEKÖTÉSI SORREND (T-568A) UTP STRAIGHT CABLE
UTP EGYENES KÁBEL BEKÖTÉSI SORREND (T-568B) UTP STRAIGHT CABLE
UTP KERESZTKÁBEL BEKÖTÉSI SORREND (T-568A) UTP CROSS OVER CABLE
9
Miért van az UTP-kábelben 8 ér? Az UTP-kábelben helyi hálózatunk jeleit két-két érpár szállítja, de akkor miért van szükség 8 érre, ha azok fele kihasználatlan marad? Ennek magyarázata, hogy az UTP-vezeték használatára született szabvány készítésekor úgy vélték, később az épületekben egységesíthetők lesznek az adathálózatok vezetékei (pl.: telefon, számítógép) és egyazon vezeték más-más érpárján különböző típusú jelek utazhatnak majd. Így a helyiségben mindenütt egyforma kivezetésekbe csatlakoztatva a telefont, a számítógépet – csatlakozóik helyes bekötésének köszönhetően – azok mindig a megfelelő adathálózatra csatlakoztak volna. Ez a kombináció nem valósult meg, így megmaradt az erek kihasználatlansága. Közintézményekben és egyre több kisebb irodában is a kommunikációs vezetékezést ún. strukturált kábelezéssel oldják meg. A falakon egyforma RJ-45-ös csatlakozókat láthatunk, melyekhez egységesen UTP-kábelek vezetnek. Az, hogy melyik fali csatlakozó a helyi hálózaté, a telefoné, egy központi rendezőben válik el, ahol elhelyezik a switch-eket, telefonközpontokat és más eszközöket. A vezeték mennyiségének meghatározásához el kell döntenünk véglegesen, hogy hová akarjuk helyezni a gépeket, a switch-eket és/vagy a hozzáférési pontokat, valamint a modemet, majd mérjük le az összekötendő eszközök távolságát. A vezetékek hosszába mérjük bele a kerülőutakat, hogy a fal mentén vezetessük őket és számoljunk további tartalékot is, mert az UTP-kábelt nem szabad toldani! Érdemes színes borítású, vagy színes törésgátlóval ellátott vezetéket beszerezni, mert sok egyforma összefutó vezetékvég megkülönböztethetetlen lesz a csillagpontban, ami megnehezíti az esetleges hibakeresést. Az előre szerelt, kereskedelemben kapható kábelek esetén figyeljünk oda, hogy milyen a vezeték bekötése (egyenes, vagy keresztkábel), mert az RJ-45 csatlakozók nem szerelhetők le, csak levághatók. A vezeték végeire a csatlakozókat speciális eszközzel (krimpelő fogóval), préseléssel lehet felszerelni. A vezetékek hosszának meghatározásakor mindig hagyjunk rá a távolságra, de ne lépjük túl a maximális, 100 méteres hosszt! 5.2. Hálózati interfészkártyák Hálózati interfészkártyák, hálózati csatolók (Network Interface Card – NIC) végzik a számítógépek és a hálózat illesztését. A legtöbb számítógépben már alapkiépítésben is szerepel egy Ethernet-hálózati csatoló PCI bővítőhelyre helyezett kártya, formájában, vagy az alaplapra integrálva. Számítógépeinkben a hálózati csatolók jelenlétét egyszerűen ellenőrizhetjük, ha megnézzük, hogy a hátulján található-e RJ-45-ös csatlakozóaljzat. Ha nincs, kénytelenek leszünk beszerelni legalább egy megfelelő példányt. A hálózati kártyák legszélesebb körben elterjedt formája a 10/100Base-TX, RJ-45-ös csatlakozóaljzattal ellátott PCI bővítőhelyre csatlakoztatható interfészkártya. Nevükben a 10/100 érték a lehetséges működési sebességet jelöli, vagyis ezek a kártyák mind a régebbi Ethernet-, mind az újabb Fast Ethernet-hálózati sebességeket is támogatják. A legtöbb kártya a hálózat sebességét automatikusan meg tudja állapítani, így ezek beállításával nem kell foglalkoznunk. Akinek nem felel meg a 100 MBit/s-os Fast Ethernet-hálózat, az választhatja a Gigabit Ethernetet is, melynek sebessége 1000 MBit/s. Ám meggondolandó a beruházás, hisz az ilyen
10
hálózathoz szükséges hardverek ára jelentősen magasabb a hagyományosnak tekinthető Fast Ethernet hálózatokéhoz képest. A Gigabit Ethernet nagy intézmények gyűjtőhálózatainak eszköze, ahol felhasználók százainak, ezreinek kell adatait továbbítani, pl. az internetszolgáltató felé. Ha előkerülnek innen-onnan még régebbi hálózati alkatrészek, akkor találkozhatunk a BNCcsatlakozójú hálózati kártyákkal, illetve olyanokkal, amelyek mind BNC-, mind RJ-45-ös csatlakozóval is rendelkeznek. Építendő hálózatunkban megpróbálkozhatunk ezen eszközök használatával, de szembe kell néznünk számos kellemetlenséggel: ezek a kártyák minden bizonnyal csak 10 MBit/s-os sebességre képesek és néhány beállítást manuálisan kell elvégeznünk, hogy működésre bírhassuk őket. Legvégül ne felejtsük el, hogy ha csak egyetlen lassabb kártyát is helyezünk el a hálózatunkban, a teljes hálózat teljesítményének ehhez, a leggyengébb láncszemhez kell igazodnia. A ma kapható hordozható számítógépekben kivétel nélkül találunk 10/100-as Ethernetcsatolót. Ha régebbi laptopunkat szeretnénk bekapcsolni a hálózatba, akkor PCMCIA szabványú PC-kártyát érdemes beszereznünk, de találunk USB-csatlakozóhoz illeszthetőt is. 5.3 Vezeték nélküli kártyák Asztali számítógépekbe PCI bővítőhelyre csatlakoztatható WLAN-kártyát kaphatók szinte bárhol, melyek rendszerint egy külső antennával rendelkeznek. Már tárgyaltuk, hogy a vezeték nélküli hálózatok szabványa az IEEE 802.11, melynek léteznek alcsoportjai. A 802.11b szabvány maximális sebessége 1 MBit/s, míg az újabb 802.11g szabványnál ez az érték 54 MBit/s. Sok gyártó saját megoldást fejlesztett ki a WLAN-termékei sebességének növelésére. Ezek hátránya, hogy az adott, pl. 100 MBit/s-os maximális sebességen csak a gyártó által forgalmazott egyéb eszközök képesek együttműködni, más termékek nem értik az egyedi megoldás „nyelvét”. Amennyiben az összes WLAN-eszközt egyszerre szerezzük be, ragaszkodjunk egyetlen gyártó termékeihez. Ne feledkezzünk meg arról sem, hogy rádiós átviteli technikáról van szó, a sokféle zavar a sebesség csökkenését okozhatja, ami a gyakorlatban azt jelenti, hogy a maximális átviteli sebesség rendszerint csak rendívül közeli antennák esetén valósul meg. Előfordulhat, hogy egy vastag vasbeton födém extrém módon lecsökkentheti a kapcsolat sebességét, míg egy bekapcsolt mikrohullámú sütő szinte biztos, hogy megszakítja a kapcsolatot. A hordozható számítógépekben esetén már szinte kivétel nélkül integrálva megtalálható a WLAN-kártya. Amennyiben laptopunkban még nincs, több gyártó termékei közül válogathatunk, legyen az PCMCIA-kártya formában, vagy USB-porton csatlakozó WLANeszköz. Hálózati kártyák vásárlása esetén figyeljünk oda, hogy: •
•
A kártyák sebessége egyezzen meg az általunk építeni kívánt hálózatéval. A leggyakoribb 10/100-as hálózati kártyák mind a sima Ethernet-, mind a Fast Ethernethálózatokhoz alkalmazhatók. WLAN esetén a legújabb, 802.11g szabványú kártyák minden korábbi változattal együttműködnek. Ha lehet – főleg WLAN-eszközöknél – egy gyártó termékeit szerezzük be.
11
5.4. A csillagpont 5.4.1. Koncentrátor, kapcsoló A koncentrátorok, vagy ismertebb nevükön hubok, illetve kapcsolók (switch-ek) a helyi hálózat logikai középpontjában helyezkednek el. Egy csillagpont-topológiájú hálózatban minden számítógépbe csatlakoztatott UTP kábel másik vége egy ilyen eszközben végződik. Feladatuk, hogy a számítógépektől érkező jeleket szétosszák a helyi hálózat számítógépei között, javítsák a jel alakját, és zavart szűrjenek. A hub és a switch összekeverhetők egymással, mivel mindkettőn több (4, 8, 16, 24) RJ-45-ös csatlakozóaljzatot, illetve azonos funkciójú állapotjelző ledeket láthatunk, de közöttük működésbeli különbségek vannak: •
•
A hubok a hozzájuk érkező csomagokat minden irányba továbbítják. Emiatt – főleg ha több hubot kötünk össze egy LAN-on keresztül – a számítógépek által generált forgalom a teljes hálózati szegmenst terhelni fogja, így azoknak több időt kell várniuk, míg adataikat a hálózatra küldhetnék, vagyis a hálózat működése lelassul. A switch-ek a hubok összes szolgáltatását nyújtják, de ezenfelül figyelik a hálózatra érkező csomagok címét is, és azokat csak a megfelelő irányba továbbítják. Emiatt a közös csatorna egy számítógép szempontjából több ideig lesz szabad, így adás esetén kevesebbet kell várnia, következésképpen a helyi hálózat működése kevésbé lassul le. Napjainkra a switch-ek kiszorították a piacról a hubokat, a választékot ma már a különböző teljesítményű és portszámú switch-ek adják.
Vásárláskor olyan portszámú – RJ-45-ös csatlakozójú – switch-et keressünk, amelyben még marad szabad port a későbbi bővítések számára és figyeljünk oda a támogatott sebességre. Fast Ethernet-hálózathoz 10/100-as, Gigabit Ethernethez 10/100/1000-es switc-het szerezzünk be. 5.4.2. Hozzáférési pont A vezeték nélküli helyi hálózatban nincsenek adatforgalmat szállító vezetékek. Minden számítógépnek van egy vezeték nélküli hálózati adaptere, mely alkalmassá teszi a rádióhullámokon keresztüli kommunikációra. A vezeték nélküli helyi hálózatban az egymástól max. 100 méterre lévő eszközök tudnak kapcsolatot teremteni a közöttük lévő bútorok, falak mennyiségétől és minőségétől függően. Ez a távolság optimális esetben, kültéren elérheti a 400 méter is. 5.5. Hálózati nyomtatók A hálózati nyomtatók olyan eszközök, amelyek gyakorlatilag egy komplett számítógépet integrálnak magukba, hogy önállóan tudjanak kapcsolódni a hálózatra. Ennek megfelelően a szokásos csatlakozók mellett találunk rajtuk egy RJ-45-ös aljzatot is. Csatlakoztatva őket a hálózatra, automatikusan, vagy kezdeti beállítás után saját hálózati címmel fognak rendelkezni ugyanúgy, mint bármely más számítógép. Ennek előnye, hogy a nyomtató teljesen autonóm működésű lesz, nem függ a hozzá csatlakozó számítógép állapotától, beállításaitól. Konfigurációját rendszerint távolról is elvégezhetjük valamely számítógépről egy böngésző segítségével. Illetéktelen hozzáférések ellen jelszavak beállításával, illetve hálózati címek korlátozásával védekezhetünk.
12
Otthoni hálózatba – főként ára miatt – nem jellemző és nem is indokolt a beszerzése, vállalatok esetén azonban – a nagyobb nyomtatási igény kielégítése miatt – érdemes vásárlását megfontolni.
13
