Az eredeti mű Farkas Éva 2002 szakdolgozata. Az eredeti lelőhelye: http://www.bibl.u-szeged.hu/inf/demo/Halozatok/index.html
1. A számítógép-hálózat fogalma A számítástechnika rohamos fejlődése a számítógépek széleskörű elterjedésével, s ezáltal a felhasználók táborának növekedésével járt együtt. A számítógépek összekötése iránti igény először akkor merült fel, amikor egyes csoportok némely erőforrást, azaz háttértárolót, nyomtatót, adatbázist vagy programot közösen szerettek volna használni. Ehhez szükség volt a számítógépek fizikai összekapcsolására, valamint néhány olyan gépre, amely rendelkezett ezekkel az erőforrásokkal, és így ezeket a csoport minden tagja ugyanolyan formában tudta használni. A számítógép-hálózatok kialakítását követelő másik kihívás a helyi hálózatok összekapcsolása annak érdekében, hogy lehetővé váljon üzenetek, elektronikus levelek, valamint nagy adattömegek gyors és megbízható továbbítása akár kontinensek között is. Ugyancsak célszerűnek látszott lehetővé tenni, hogy egy-egy szuperszámítógép kapacitását ne csak a rákapcsolt gépekről lehessen használni, hanem megfelelő jogosultság esetén a világ távoli pontjairól is hozzá lehessen férni. Ezek után tisztázzuk a számítógépes hálózat fogalmát: A hálózatok önállóan is működőképes számítógépek elektronikus összekapcsolása, ahol az egyes gépek képesek kommunikációra külső beavatkozás nélkül. A számítógép hálózat olyan függőségben lévő vagy független számítógépek egymással összekapcsolt együttese, amelyek abból a célból kommunikálnak egymással, hogy bizonyos erőforrásokon osztozkodhassanak, egymásnak üzeneteket küldhessenek, illetve terhelésmegosztást vagy megbízhatóság növekedést érjenek el.
1.1. A számítógép-hálózat céljai Lehetőséget ad a különböző berendezések, perifériák, programok és az adatok közös használatára, vagyis a külön-külön is meglévő erőforrások megosztására. Tehát ezek az erőforrások a hálózati felhasználók fizikai helyétol függetlenül bárki (valójában a megfelelo jogosultságokkal rendelkezok) számára elérhetoekké válnak. Lehetőséget ad a rendszerben lévo eszközök teljesítményének egyenletesebb megosztására. A kialakított rendszer nagyobb megbízhatósággal működik. Például egy nyomtató hibája nem azonos egyúttal a nyomtatási lehetőségek megszűnésével, mivel szerepét a rendszerben lévo másik nyomtató is átveheti. A fontosabb programok, adatok a rendszer több számítógépének lemezegységén is tárolódhatnak, és így az egyik tárolt példány megszűnésével nem történik helyrehozhatatlan károsodás. Központilag figyelemmel kísérhető a hálózat működése, forgalma, a hibák felderítése és elhárítása hatékonyabban elvégezhető. Ezt közös néven hálózat menedzsmentnek hívjuk. Anyagi vonzata a költségmegtakarítás. Az eszközöket (nyomtatók, háttértárak, stb.) elég így kevesebb példányban megvásárolni. Ezen elonyök mellett a hálózatba kapcsolás a számítógépek használati körének kibovülését, sot kiterjesztését is lehetővé teszi. Lehetővé válik adatbázisok elérése, a benne lévo adatok felhasználása, sot az adatbázis sok pontról történo bovítése.
A jelenlegi egyik legizgalmasabb kibovítés az, amikor a hálózati rendszert kommunikációs közegként használjuk. Ez azt jelenti, hogy a rendszer használói egymásnak üzeneteket, leveleket vagy egyéb információt tudnak küldeni. Jelenleg a számítástechnika helyzete ebben az állapotban van.
1.2.1. Szerver A szerver (kiszolgáló) gépek általában nagy teljesítményű és tárolókapacitású, folyamatos üzemű számítógépek, amelyek a hálózatba kapcsolt többi gép számára szolgáltatásokat nyújtanak. Ezek a szolgáltatások különfélék lehetnek, sőt gyakran előfordul, hogy nem egy számítógépen koncentrálódnak, hanem a hálózatban több szerver található, egy vagy több saját funkcióval. Néha a szolgáltatást nyújtó programokat is szerverként szokták emlegetni, jó példa erre a web-szerver, amely a belső hálózat számára és a külvilág felé szolgáltatja az Internetes dokumentumokat.
1.2.2. Fájlszerver, nyomtatószerver Nagy tárolókapacitású számítógépek. Feladatuk a közösen használt állományok, adatbázisok, alkalmazások, levelezés stb. biztosítása. A nyomtatószerverek végzik a hálózaton keresztüli nyomtatással kapcsolatos feladatokat, a hozzájuk kapcsolt nagy teljesítményű nyomtatók vezérlését.
1.2.3. A hálózat sebessége A különböző hálózatok adatátviteli sebessége eltérő, sőt nagyságrendbeli eltérés is elképzelhető, amit az adott hálózati struktúra, topológia határoz meg. Nagy szerepet játszik a számítógéphálózatok átviteli képességének az alakulásában a hálózat topológiája, az adatátvitelt vezérlő protokoll típusa, a hálózat strukturális kialakítása, s nem utolsó sorban az aktív, passzív eszközök sebessége is. E paraméterek határozzák meg a hálózat maximális átviteli sebességét. A számítógép-hálózatok sebességének a mértékegysége bit/sec, illetve bps. Az egy másodperc alatt átvitt bitek számát határozza meg. Ez egy elméleti érték, mellyel a hálózat maximális átviteli képessége határozható meg. A számítógépben az információ alapegységei a bit, digit, byte. Egy bit (binary digit) 0 vagy 1 értékű lehet, melynek 1 - 1 feszültségi szint felel meg. A digit 4 bitbol áll, a byte 8-ból. A tárolókapacitást általában byte-okban szoktuk megadni. Magasabb mértékegységei: 1 Kbyte (kilobyte) =1024 byte 1 Mbyte (mega-byte) =1024 Kbyte 1 Gbyte (giga-byte) =1024 Mbyte. 1 Tbyte (tera-byte) =1024 Gbyte Az átviteli sebességtol meg kell különböztetni a baud-ban mért sebességet, amely a másodpercenkénti jelváltások számát adja meg. 1 baud = 1 jelváltás/s. A jelsorozat sebessége és az adatátviteli sebesség számértéke csak akkor egyezik meg, ha az alkalmazott jelkódolási eljárás egy-egy bitnek egy-egy jelváltást feleltet meg.
1.2.4. Hoszt Számítógépes hálózaton lévő "munkaállomás", amely valamilyen szolgáltatást is nyújt egy hálózatba építve. Itt futnak a felhasználói programok, helyezkednek el az adatbázisok. Ezeket a gépeket kommunikációs alhálózatok kötik össze, amelyek feladata a hosztok közötti kommunikáció megvalósítása, azaz az üzenetek továbbítása.
1.2.5. Alhálózat A hálózat az összekötött alhálózatok összessége. Az alhálózatokat kapcsolóeszközök (routerek) kötik össze egymással. Az alhálózat adattovábbítás szerint lehet pont-pont kapcsolat vagy broadcast típusú. 1.2.5.1. Két pont közötti csatornával rendelkező alhálózat (pont-pont kapcsolat) A két kommunikációs végpontot egy kábellel kötik össze, és az üzenetek ezen a kábelen keresztül haladnak. Amikor egy vevő megkapja a csomagot, és az nem neki szól, akkor továbbadja egy következő pont-pont összeköttetésen keresztül. Pont-pont összeköttetésekbol felépülo nagyobb hálózat struktúrája lehet: csillag, gyűrű, fa, teljes vagy szabálytalan. A gyűrű topológia a működési biztonságot növeli. A fastruktúra elonye a hosztok (alhálózatok) közötti minimális routerszám, hátránya a forgalom torlódása. A teljes összeköttetésű hálózat mindkét elonnyel rendelkezik, azonban rendkívül drága. A pont-pont kapcsolatokból felépülo hálózatokkal kapcsolatos további fogalmak: Tárol és továbbít (store-and-forward) A csomag a routerben tárolásra kerül, amíg a következo adatvonalon lehetségessé nem válik a továbbítás. Packet switch Az adatcsomag tartalmazza a célállomás címét, ennek alapján a router (csak) a megfelelo adatvonalon továbbítja a csomagot. 1.2.5.2. Broadcast típusú alhálózat Más néven üzenetszórásos alhálózatnak is nevezik. Jellegzetessége, hogy egy csatornán (átviteli közegen) sok állomás osztozik. Minden adás minden eszközhöz eljut. Az állomások a csomagban lévo cím alapján választják ki a nekik szólókat, a többit figyelmen kívül hagyják. Topológiai kialakítása lehet busz, gyűrű vagy csillag.
1.3. Hálózati hierarchia Aszerint, hogy hálózatunkban milyen viszonyban állnak egymással a számítógépek, három típusra oszthatjuk őket.
1.3.1. Hoszt-terminál alapú hálózatok A hálózat magját egy vagy több, egymással összeköttetésben lévo központi számítógép (hoszt) alkotja. Itt fut az operációs rendszer. Ehhez kapcsolódnak hozzá az intelligencia nélküli (buta) terminálok, amelyek egy billentyűzetbol és egy képernyobol állnak. Ezen a hálózattípuson futnak a legbonyolultabb és legrégebben fejlesztett rendszerek.
1.3.2. Egyenrangú (peer to peer) hálózatok A hálózatba kötött számítógépek közül bármelyik lehet kiszolgálója a többinek, amelyek a felajánlott erőforrást beépíthetik a saját rendszerükbe. Általában LAN-ok kialakításánál alkalmazzák, ahol viszonylag kevés a gép, a hálózati forgalom kicsi. Elonyei az olcsóság, egyszerűség. Hátránya a kis kapacitás, nagy feladatok elvégzéséhez nem vagy korlátozottan használhatók.
1.3.3. Szerver-kliens hálózatok Ötvözik a peer to peer hálózatok olcsóságát, egyszerűségét a hoszt-terminál hálózatok nagy teljesítoképességével. Ebben a hálózatban találunk kiemelt számítógép-et (szerver), amely csak a kérések kiszolgálásával van elfoglalva. Itt fut a hálózati operációs rendszer. Az alkalmazói programok futtatása a kliens gép-ek feladata. A felhasználó által megfogalmazott kérések az alkalmazói programon keresztül eljutnak a szerver operációs rendszeréhez, amely ezen kéréseket kiszolgálja. Elonye: nem kíván nagyon komoly hardvert, gyors a kiszolgálás sebessége. Üzemeltetése olcsó. Nagy a szoftver ellátottság. Hátránya: az alkalmazói program a kliens gépen fut, így nagy a hálózati forgalom.
1.4. Hálózati egységek Egy számítógépes hálózat az alábbi egységekből épül fel: Munkaállomások vagy workstation Azok a számítógépek, amelyeken az egyes felhasználók dolgoznak. Itt fut az alkalmazás, ezek a gépek használják a hálózat erőforrásait. Operációs rendszerük sokféle lehet. Leggyakoribbak: DOS, Windows, Win2000, OS/2, sot Apple Macintosh, NT Workstation és különböző Linux disztribúciók is lehetnek. A munkaállomás a hálózati kártyán keresztül éri el a hálózatot. Kiszolgáló egységek és szerverek Ide tartoznak azok az egységek, amelyek kielégítik a felhasználói igényeket (adathozzáférés, nyomtatás, stb., ennek megfelelően beszélhetünk fájlszerverről vagy printer-szerverről), szervezik, adminisztrálják a hálózat munkáját. Hálózati perifériák Azok az eszközök, amelyek a szerverekhez kapcsolódnak, s amiket a hálózat tagjai közösen használnak.(pl.: nyomtató). Hálózati csatoló kártya Az az egység, amely minden számítógépben megtalálható. A hálózati kártya teszi lehetővé, hogy a hálózat fizikai közegéhez (legtöbbször kábelezés) kapcsoljuk a számítógépünket. Magyarországon elsosorban az Ethernet hálózatok terjedtek el kb. 90 %-ban, ezért itt ezen megvalósításhoz használt kártyával, azaz az Ethernet kártyával foglalkozom. Sok gyártója létezik, de a szabványosítás miatt bármelyik összekapcsolható egymással. Nincs viszont szabványosítva a számítógép - hálózati kártya felület, ezért gyártóspecifikus driver-t (meghajtó program) kell használni a kártya működtetésére. Hálózati átviteli eszköz Az az eszköz, amelyen keresztül az adatforgalom lebonyolódik.
1.5. Szabványosító szervezetek A hálózatok világában számos szervezet dolgozik a szabványosításon. Ennek előnye, hogy a születő szabványok lehetővé teszik a különböző gyártók berendezéseinek együttműködését. Hátránya, hogy a sok szervezet sokszor egymással nem kompatibilis szabványokat produkál, azután a gyártók feladata marad, hogy válasszanak vagy megoldják a különböző szabványok együttműködését. Az ISO (International Standards Organization) egy nemzetközi szabványügyi szervezet, amely széles körben dolgoz ki szabványokat. Nevéhez fűződik az OSI (Open Systems Interconnection) referencia modell és a hozzá tartozó protokollcsalád, amelyről a 4. fejezetben lesz szó.
Az IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) egy szakmai szövetség, amely hálózati szabványokat definiál. Legismertebb szabványai közé tartozik az IEEE 802 sorozat a LAN-okról. Az Internet dokumentumokat RFC (Request For Comment) név alatt tartják számon. Minden RFC számot kap egytől időrendben növekedve. Egy kiadott RFC szövege később sohasem változik, ha hibát találnak benne, új szám alatt újra kiadják. Az RFC, valamint az összes munkadokumentum nyilvánosan és ingyen hozzáférhető.
2. A számítógép-hálózatok történeti fejlődése A nyolcvanas években a személyi számítógépek (PC) robbanásszerűen kezdtek elterjedni, de már az első számítógépek megjelenése után felmerült az igény ezek távolról történő használatára, majd a gépek összekapcsolására. Annak érdekében, hogy a tudományos kutatómunka fejlodését ne akadályozza a földrajzi elhelyezkedés, ezért a tudósoknak új, gyors és továbbfejlesztheto kommunikációs eszközre volt szükségük. A számítógépeknek ilyen célú felhasználása logikus megoldásnak tűnt. A szöveg rugalmas kommunikációs közeg, amelyet a számítógép - már abban az idoben is - meglehetősen jól tudott tárolni és feldolgozni, valamint szükség esetén papírra nyomtatni. Ebbol logikusan adódott a következo lépés: ha az egyik számítógép a másikkal beszélni tudna, a szöveget az egyik számítógépről a másikra el lehetne juttatni.
2.1. ARPANET A számítógépek hálózattá való összeköttetésének gyökerei a hidegháború éveire nyúlnak vissza. 1957-ben a Szovjetunió fellőtte Szputnyik nevű műholdját. Válaszként 1958-ban az Egyesült Államok Védelmi Minisztériumon belül működő Korszerű Kutatási Programok Intézete létrehozta az ARPA (Advanced Research Projects Agency) nevű szervezetet, amelynek az volt a célja, hogy tudományos és technikai kutatásainak eredményeként az Egyesült Államokat vezető szerephez juttassa a hidegháborúban. Éppen ezért kísérletsorozatot folytattak, hogy létrehozzanak egy olyan számítógépes rendszert, amely ellenáll a különböző katasztrófáknak, az egész országot átfogja, és amelyben a katonaság üzeneteket, adatokat adhat és kaphat, bármi is történjék Felmerült a kérdés, hogy egy esetleges nukleáris háború esetén az amerikai kormányszervek hogyan tudnák fenntartani a kommunikációt egymás között A RAND Corporation, az Egyesült Államok első számú hidegháborús szervezete a probléma megoldására egy olyan hálózatot képzelt el, amely képes városokat, államokat, bázisokat összekötni, de nincs központja, hiszen ha lenne, az lenne az első célpont, amit megsemmisítenének A hálózatnak különböző pontokból kell állnia, a csomópontoknak egyenlő értékűnek kell lenniük, így önállóan alkothatnak, küldhetnek és fogadhatnak üzeneteket. Az üzenetek csomagokra oszlanak, minden csomagnak külön címe van. Minden csomag egy adott forráscsomóponttól indul, és egy adott célcsomóponthoz érkezik. 1967-ben megrendezték a RAND, az NPL (National Physical Laboratory) és az ARPA találkozóját, azzal a céllal, hogy továbbfejlesszék a hálózatot. 1968-ban az ARPA kezdeményezte, hogy az akkori szuperszámítógépek alkossanak egy olyan masszív hálózatot, amelyen keresztül hatékonyan le lehet bonyolítani az országos kutatási és fejlesztési terveket. E masszív hálózat első csomópontját (node) a Kaliforniai Egyetemen állították fel 1969. szeptember elsején. A második csomópontot október elsején a Stanford Kutatóintézetben (SRI) kötötték be. Az év végére bekötötték a harmadik csomópontot a Kaliforniai Egyetem Santa
Barbara-i (UCSB) egységében, és a negyediket az Utah-i Egyetemen. A négy csomópontból álló hálózatot ARPANET-nek keresztelték el. Az ARPANET-nek köszönhetően a tudósok, nagy sebességű közvetítővonalakon, távolból is megoszthatták egymással eredményeiket. A csomópontok száma egyre nőtt: 1971-ben 15, 1972-ben már 37 működött. A hálózatra a NASA, valamint neves amerikai egyetemek is kapcsolódtak. 1971-ben Ray Tomlinson kifejlesztette az e-mail programot, amely üzenetek küldését tette lehetővé a hálózat csomópontjai között. 1972. márciusban Tomlinson bevezette a @ jelet, mely az angol at prepozíciót jelölte (arra utalt, hogy az illetőt hol lehet elérni). Tomlinson írta a legelső e-mail üzenetet a világon. Egy irodában található két, az ARPANET-en keresztül összekötött számítógépen próbálta ki, hogy működik-e a rendszer. Az üzeneteket saját magának küldte. A legelső üzenet ezt tartalmazta: QWERTYUIOP. Ez nem más, mint a számítógép billentyűzetének a felső betűsora. Tomlinson találmányának akkora sikere volt, hogy két évvel később az ARPANET-en bonyolított információcsere 75 százaléka e-mailen keresztül folyt már. Azonban még néhány évnek el kellett telnie ahhoz, hogy a fejlesztők felismerjék, hogy a számítógépes kommunikációra kifejlesztett hálózat közhasználatú, elektronikus postává válhat. Miután ezt felismerték, az emberek saját "account"-ot és személyre szóló e-mail címet szereztek az ARPANET-számítógépekhez, így megkezdődhetett a privát levelezés, csevegés a hálózaton keresztül. Megjelentek a hírlevelek is, amelyeket egyszerre több felhasználónak tudtak elküldeni. 1979-ben már felbukkantak az úgynevezett "emoticon"-ok (más néven smiley) Kevin MacKenzie javaslatára (túl unalmasnak találta az e-mailek száraz, egyszerű felületét), melyek akár e-mailben, akár csevegéskor az érzelmek egyszerű kifejezésére alkalmasak. Az ARPANET másik hatalmas előnye az volt, hogy bármilyen számítógépet hozzá lehetett kapcsolni az új csomagkapcsolt hálózathoz, amely ismerte annak közvetítőnyelvét. Az ARPA kezdeti kommunikációs szabványrendszere az NPC (Network Control Protocol) volt, melyet felváltott a TCP/IP (Transmission Control Protocol), mely az üzeneteket keletkezési helyükön csomagfolyamokká alakítja, majd újra üzenetté rendezi őket a célállomáson. Az IP (Internet Protocoll) a címzésért felel, vagyis azért, hogy a csomagok többféle csomóponton és többféle hálózaton haladjanak keresztül, amelyek a legkülönfélébb szabványrendszerek alapján működnek. 1981-ben létrejött a CSNET (Computer Science Network) azzal a céllal, hogy olyan egyetemi tudósok is hozzáférjenek a hálózaton található információkhoz, akiknek nincs ARPANETelérhetőségük. A CSNET később a Számítógép és Tudomány Hálózataként lett ismert. 1983-ban az ARPANET-ről levált a MILNET elnevezésű katonai szegmens. Az akkor létező 113 csomópontból 68 a MILNET hatásköre alá került. 1984-ben a Nemzeti Tudományos Alap (National Science Foundation, NSF) tovább akarta fejleszteni a hálózatot, magasabb szintű technikát alkalmazva. Az NSFNET nagyobb tudású számítógépeket csatlakoztatott egymáshoz, növelte a telefonvonalak teljesítményét. A hálózatok egyre szaporodtak és ezzel megkezdődött az Internet terjesztése az egyetemek felé. Ezzel párhuzamosan a NASA és más állami ügynökségek is ''bekapcsolódtak'' az Internet világába. A külföldi számítógépeket elhelyezkedésük alapján jelölték meg, a többi számítógépet a hat fő internetágazat szerint csoportosították: gov, mil, edu, com, org és net (1985). Az ARPANET 1989-ben formálisan megszűnt, de az a folyamat, amit elindított, tovább fejlődött.
2.2. BITNET/EARN A BITNET (Because It's Time to NETwork, It's there) építése 1981-ben kezdodött a City University of New York (CUNYVM) és a Yale University (YALEVM) szervezésében. A hálózatban mintegy 2000 számítógépet kötöttek. 1996. év végére megszületett a határozat, hogy megszűnjön. Integrált szolgáltatásai miatt azonban érdemes említést tenni róla. A BITNET magába foglalta az USA-t és Dél-Amerikát (BITNET U.S.), Kanadát (NetNorth), Ázsiát (Asrianet) és Európát (EARN) lefedo hálózatokat. Fo szolgáltatásai: az elektronikus levelezés, levelezési listák kezelése, adatállományok átvitele, távoli munkabevitel. Az alapprotokoll a Network Job Entry (NJE), amely szimmetrikus és pár protokoll. Az NJE megengedi job-ok (egy távoli számítógépnek kiadott feladat), parancsok, üzenetek mindkét irányú adását, vételét és tárolás-továbbítását (store and forward). A legjellemzobb szolgáltatás a LISTSERV computer konferencia rendszer, amely közel 2800 konferenciát tartalmaz Az EARN (European Academic Research Network) a BITNET európai része. 1985-ben alapították, 38 ország tagja. Az 1991-es forgalom 7,4 milliárd rekord volt. Egyetemi környezetben ideális, mert nem csak a számítógép-hálózati alapszolgáltatásokat nyújtja, hanem több hasznos alkalmazást is, amelyek az alapszolgáltatásokra épülnek. Szolgáltatásait más hálózatok veszik át.
2.3. Internet A legnagyobb előrehaladást a napjainkra járványként terjedő világhálózat, az Internet hozta. A fejlődés következtében a táv-adatátviteltől, terminál-számítógép kapcsolattól eljutottunk a videokonferenciáig, s ezzel még biztosan nem ért véget a hálózatok fejlődésének a korszaka. Az Internet a számítógépek világhálózata, amely milliók számára teszi lehetővé az adatok azonnali cseréjét. Életünket szinte már elképzelhetetlennek tartjuk nélküle, hiszen óriási mértékben megkönnyíti az információszerzést Az Internet 1983-ban kezdte működését, amikor az ARPANET két elkülönült hálózatra bomlott: MILNET és ARPANET. Mindkettő kapott hálózati címet (network number), és átjárókat (gateway) tettek közéjük, amelyek információcsomagokat tudnak továbbítani egyik-ről a másikra. Ekkor a DCA (Defense Communications Agency) meghatározta, hogy minden ARPANET hoszt a TCP/IP protokollt használja. Mivel így az információ-csomagok formája szabványosítva lett, ez azt jelentette, hogy új hálózatokat lehet hozzákapcsolni a rendszerhez anélkül, hogy az eddigi felépítést meg kellene változtatni. Az Internet tehát az ARPANET-ből indult, s magába foglalt más hálózatokat, úgymint az NSFNET-et, a NEARNET-et s másokat. Több más hálózat, mint például a BITNET kapcsolódik az Internethez, de nem része annak. Később az NSFNET egyetemek és kereskedelmi intézmények szuperszámítógépei között teremtett nagykapacitású összeköttetést, amelyek köré helyi hálózatokat szerveztek. Így az NSFNET is a "hálózatok hálózata" lett, mint az Internet, amelynek részét képezi. Ahogy az évek telnek, úgy kezd a tudományos jelenlét az Interneten egyre inkább háttérbe szorulni azzal szemben, hogy a felhasználók özöne lepi el a hálót, akik információkhoz, kommunikációhoz, szórakozáshoz vagy üzleti lehetőségekhez akarnak jutni az Internet révén. Az Internet boven meghaladta eredeti céljait, amelyeket a 60-as években elképzeltek. Mára egy nagy világhálózattá notte ki magát, amelyhez a csatlakozó számítógépek száma túllépi az egymilliót. Ezen a legváltozatosabb intézmények számítógépeit kell érteni, pl. egyetemek, kutatóintézetek, számítógépgyártó cégek, kormányzati-államigazgatási hivatalok, rendorségek, könyvtárak stb.
3. A hálózatok tipizálása 3.1. Földrajzi elhelyezkedés alapján (topográfia) Topográfián a munkaállomások területi elhelyezkedését és összekötését értjük, tehát azt, hogy fizikailag hol találhatóak a hálózat végpontjai. Földrajzi elhelyezkedés szerint 3 féle hálózatot különböztetünk meg:
3.1.1. Lokális hálózat (Local Area Network, LAN) Kis kiterjedésű, egyszerű szervezéssel meghatározott távolságon belül (maximum 10 km), azaz egyetlen épületen belül teszi lehetővé az információ és az erőforrások megosztását a felhasználók számára. A lokális hálózatban az eszközök a hálózat fizikai kialakítására telepített kábelen, vagy más átvivő közegen keresztül közvetlenül kapcsolódnak egymáshoz. Ez ellentétes a távolsági hálózatokkal, amelyek gyakran a nyilvános távközlés-technikai berendezéseket, a vonalkapcsolt vagy csomagkapcsolt adathálózatokat veszik igénybe kommunikációs csatornaként. Ebből következik, hogy keveset hibáznak és kicsi a késleltetésük. Sebességük 10 Mb/s (megabit / másodperc) és 100 Mb/s között mozog, de ma már előfordul az optikai kábeleknek köszönhetően, hogy a 100 Mb/s-os adatátviteli sebességet is elérhetik
3.1.2. Nagyvárosi hálózat (Metropolitan Area Network, MAN) Nagyobb távolságra lévő gépek, LAN hálózatok összeköttetéséből alakul ki. Felépítése a LANokhoz hasonlít. Összeköt egymáshoz közel fekvő vállalati irodákat vagy akár egy egész várost. Egyik tipikus alkalmazása a világhálózat kiinduló pontjaihoz való belépésének biztosítása. Hatótávolsága 1 és 50 km között van.
3.1.3. Nagy kiterjedésű hálózat (Wide Area Network, WAN) Egymástól nagy távolságra elhelyezkedő hálózatokat köt össze, akár az egész világot behálózhatja. A helyi hálózatok több millió bit/s-os átviteli sebességéhez képest a nagy távolságokra szolgáló átviteli közeg, és az átviteli sebesség sokkal kisebb.
3.2. A hálózat elrendezési módjai (topológia) A számítógépek kábelezését néhány jellegzetes mértani formával szokás jellemezni, mint csillag, sín, gyűrű, fa vagy szabálytalan alak. Ennek megfelelően beszélhetünk csillag, sín, gyűrű, fa topológiákról. Ha a felsorolt elrendezési módú hálózatok közös hálózati kialakításban szerepelnek, hibrid hálózatról beszélhetünk. Topológián tehát a hálózat alkotórészeinek összekapcsolási módját, fizikai elrendezését, a hálózati eszközök összeköttetésének rendszerét értjük.
3.2.1. Csillag topológia A legelső topológiák közé tartozik, mivel ezáltal könnyen megoldható volt a korai időkben az általánosan elterjedt központosított vezérlés. A csillag topológia esetén a munkaállomások közvetlenül tartanak kapcsolatot a szerverrel, így a központi erőforrások gyorsan és egyszerűen elérhetők. Ha nincs szükség folyamatos adatátvitelre, akkor a csomagkapcsolt eljárást alkalmazzák, különben pedig a klasszikus vonalkapcsolást. Ha az egyik számítógép kapcsolatba akar lépni a hálózat egy másik számítógépével, akkor a központi vezérlő létrehozza az összeköttetést, vagy legalábbis kijelöli a másik berendezés elérési útvonalát, s miután ez megtörtént, elkezdődhet a kommunikáció. Az összeköttetést követően az információcsere úgy bonyolódik le, mintha közvetlen kapcsolatban állna egymással a két számítógép. Ekkor a központi vezérlőnek már nincs feladata, tehát mintegy közvetítőként működik. Ezt a központi vezérlő berendezést nevezik HUB-nak. A szakirodalom a hálózat egyes számítógépeit csatlakozási pontnak, angol kifejezéssel node-nak nevezi. A csillag topológia esetén az adatcsomagok az egyes csatlakozási pontoktól a központi hub felé haladnak. A központi hub az adatcsomagokat rendeltetési helyük felé továbbítja. Egy hub-ot használó rendszerben nincs közvetlen összeköttetés a számítógépek között, hanem az összes számítógép a hub-on keresztül kapcsolódik egymáshoz. Minden node egyetlen kábelen csatlakozik a hub-hoz. Mivel mindegyik gép külön kábelen csatlakozik a hub-hoz, ezért meglehetősen sok hálózati kábelre van szükség, ami adott esetben drágává teheti a telepítést. A csillag topológiához használhatunk árnyékolatlan csavart érpárú huzalt (UTP) vagy árnyékolt csavart érpárú huzalt (STP). (ld. Vezetékes átviteli közegek) A csillag elrendezés egy összetettebb változata a hópehely (snowflake) topológia, amely nagyobb kiterjedésű hálózatok esetén több csillag topográfiájú hálózat kapcsolatát biztosítja úgy, hogy a hálózatok közé egy közös csomópontot, egy újabb központi vezérlőt iktat, ami lehetővé teszi két különböző hálózatban levő gép összeköttetését. A csillag topológia legfőbb előnye az, hogy ha megszakad a kapcsolat a hub és bármelyik számítógép között, az nem befolyásolja a hálózat többi csomópontját, mert minden node-nak megvan a saját összeköttetése a hub-bal. A topológia hátránya az, hogy a központ meghibásodásával az egész hálózat működésképtelenné válik. Másik hátránya, hogy ha az egyik gép üzen a másiknak, előbb a központi gép kapja meg a csomagot, majd azt a célállomásnak továbbítja. Emiatt a központi gép gyakran túlterhelt. Strukturált kábelezéssel csökkenthető a központi gép és a hálózati szegmensek leterheltsége.
3.2.2. Gyűrű topológia Minden állomás, beleértve a szervert is, két szomszédos állomással áll közvetlen kapcsolatban. Az összeköttetés körkörös, folyamatos gyűrű (megszakítás nélküli, de szükségszerűen kört képező), ebből következően a hálózatnak nincs végcsatlakozása. Bármely pontról elindulva végül visszatérünk a kiindulóponthoz, hiszen az adat csak egy irányban halad. Az üzeneteket a gépek mindig a szomszédjuknak adják át, s ha az nem a szomszédnak szólt, akkor az is továbbítja. Addig vándorol az üzenet gépről gépre, amíg el nem érkezik a címzetthez. Mindegyik csomópont veszi az adatjelet, elemzi az adatokat, és ha az üzenet másik gép részére szól, akkor az adatokat a
gyűrű mentén a következő géphez továbbítja. Az adatfeldolgozás cím alapján történik, azaz csak a címzett dolgozza fel az adatot, a többiek csak továbbítják. A csillag topológiától eltérően a gyűrű topológia folyamatos útvonalat igényel a hálózat összes számítógépe között. A gyűrű bármely részén fellépő meghibásodás hatására a teljes adatátvitel leáll. A hálózattervezők a meghibásodások ellen néha tartalék útvonalak kialakításával védekeznek. Ezenkívül hátránya még az is, hogy az adat a hálózat minden számítógépén keresztülhalad, és a felhasználók illetéktelenül is hozzájuthatnak az adatokhoz. A gyűrű alakú topológia esetén a hálózati kommunikáció lehet csomagkapcsolt és vezérjel elve alapján működő. Ezen az elven működik a vezérjeles gyűrű (Token Ring), amit egy későbbi fejezetben fogok részletesen ismertetni. Mégis hogy ne lebegjen üresen a levegőben ez a fogalom, egy-két szóval ismertetem a lényegét. Itt egy vezérjel kering körbe a vonalon, és csak az a gép küldhet üzenetet, amelynél éppen a vezérjel van. A küldő gép csak az üzenetküldés után továbbítja a vezérjelet.
3.2.3. Sín (busz) topológia A sín topológia valószínűleg a legegyszerűbb hálózati elrendezés. Ez az elrendezés egyetlen, busznak nevezett átviteli közeget használ. A buszon lévő mindegyik számítógépnek egyedi címe van, ez azonosítja a hálózaton. Egy busz topológiájú hálózat esetén a számítógépeket az esetek többségében koaxiális kábellel csatlakoztatják Nem egyetlen hosszú kábel, hanem sok rövid szakaszból áll, amelyeket T-csatlakozók segítségével kötnek össze. Ezenkívül a T-csatlakozók lehetővé teszik a kábel leágazását, hogy más számítógépek is csatlakozhassanak a hálózathoz. Egy speciális hardverelemet kell használni a kábel mindkét végének lezárásához, hogy ne verődjön vissza a buszon végighaladó jel, azaz ne jelenjen meg ismételt adatként. Ahogy az adat végighalad a buszon, mindegyik számítógép megvizsgálja, hogy eldöntse, melyik számítógépnek szól az üzenet. Az adat vizsgálata után a számítógép vagy fogadja az adatot, vagy figyelmen kívül hagyja, ha az nem neki szól. A busz topológiával az a probléma, hogy ha a buszkábel bárhol megszakad, a szakadás egyik oldalán lévő számítógépek nem csak az összeköttetést veszítik el a másik oldalon lévőkkel, hanem a szakadás következtében mindkét oldalon megszűnik a lezárás. A lezárás megszűnésének hatására a jel visszaverődik és meghamisítja a buszon lévő adatokat. Ha úgy döntünk, hogy busz topológiájú hálózatot alakítunk ki, akkor korlátozott a buszhoz köthető gépek száma. Ez amiatt van, mert ahogy a jel a kábelen halad, egyre inkább gyengébb lesz. Ezt azzal magyarázhatjuk, hogy minden egyes hoszt felfűzésével a T-dugók illesztésénél kábelszakadások keletkeznek. Ha sok hosztot fűzük fel egy szegmensre, akkor sok szakadás keletkezik, ezáltal megnő az ellenállás és gyengébb lesz a jel. Ez okból kifolyólag, ha több számítógépet csatlakoztatnunk a hálózathoz, akkor használnunk kell egy jelerősítőnek (repeater) nevezett speciális hálózati eszközt, amely a busz mentén meghatározott helyeken felerősíti a jeleket. Előnye az egyszerűsége és olcsósága, hátránya viszont, hogy érzékeny a kábelhibákra.
3.2.4. Fa topológia A fahálózat jellemzője a központi, kiemelt szerepkört betöltő számítógép. A központi gép ún. közvetítő gépekkel vagy munkaállomásokkal van összekötve. Van egy gyökér, amelyre rákapcsolódnak a kisebb központok. Azután ezekre a kisebb központokra kapcsolódnak a kliens gépek vagy még kisebb szerverek. Tehát a munkaállomások hierarchikus rendben kapcsolódnak egy vagy több másik munkaállomáshoz. Egy-egy ilyen ágat alhálózatnak is nevezünk. Minden összekötött gép között csak egyetlen út van. Előnye a kis kábelezési költség, valamint, hogy nagyobb hálózatok is kialakíthatók. Hátránya viszont, hogy egy kábel kiesése egy egész alhálózatot tönkretehet. A következő táblázat az egyes topológiák összehasonlítását tartalmazza, olyan kritériumok alapján, mint a megbízhatóság, összetettség, rugalmasság, bővíthetőség, költségek, kapacitás.
3.3. Átviteli módszer alapján Az átviteli mód arról ad felvilágosítást, hogy miként alkalmazzák összeköttetésre a fizikai közeget. Ahhoz, hogy a hálózatban kapcsolt számítógépek egymással kommunikálni tudjanak, az adatátviteli közegen információt kell cserélniük. Az információ továbbítása valamiféle jelek átviteli közegen való áthaladását jelenti. Amit az egyik ad, azt a másik képes venni. Lehetséges módok: 1. alapsávú vagy digitális, 2. szélessávú vagy analóg, 3. aszinkron kommunikáció és 4. a szinkron kommunikáció.
3.3.1. Alapsávú vagy digitális átvitel A helyi hálózatok közül általában azokat nevezik alapsávúnak, amelyekben az átvivőközegen haladó jel digitális. A jel a bináris értékeket képviseli. A vonalon egymás után jól meghatározott időközönként jelennek meg az elektromos vagy fény impulzusok, amelyek az üzenet bináris kódjának, 0 és 1 értéknek felelnek meg. Amikor a vonalon nem történik adás, az elektromosan teljesen csendes, optikailag pedig, ami ugyanennek megfelelő, teljesen sötét. A jel haladása során különféle zavaró hatások következtében
információt veszíthet, emiatt van szükség az adatátviteli közegbe iktatott jelismétlőkre, amelyek által a jelek visszanyerik eredeti értéküket. Az alapsávú hálózatok az átvivoközegen más hálózattal nem osztoznak
3.3.2. Szélessávú vagy analóg átvitel A vonalon állandóan végighalad egy elektromágneses vivőhullám, amelynek három alapvető tulajdonsága valamelyikét módosítják a továbbítandó üzenetnek megfelelően. Ez a három alapvető tulajdonság: a frekvencia, az amplitúdó és a fázis. (frekvencia: az elektromágneses hullám másodpercenkénti rezgésszáma, mértékegysége a Hertz (Hz), amplitúdó: a rezgőmozgás nyugalmi helyzete és maximális kitérése közötti távolság, fázis: két hullám akkor van fázisban, ha a frekvenciáik megegyeznek, és egymásnak megfelelő pontjaik egy adott pillanatban ugyanabban a rezgési állapotban vannak.) A jellegzetes szélessávú hálózatok átvivőközegén frekvenciaosztással több, egymástól független csatornát képeznek, amely csatornák mindegyikén önálló adathálózat alakítható ki. E hálózatok egyesíthetok egyetlen hálózattá, vagy használhatók külön-külön is, egyegy sajátos feladat ellátására.
A hírközlő csatornák számának megfelelően beszélhetünk egycsatornás (egysávú) és többcsatornás (többsávú) hálózatokról. Az alapsávú hálózatok jellemző módon egycsatornásak, a szélessávú hálózatok pedig általában többcsatornásak. Az üzenetek (csomagok) lehetnek bit-, oktett- vagy karakterszervezésűek A bitszervezésű üzenet tetszés szerinti számú bitből áll, az oktettszervezésű bitben mért üzenet hossza mindig 8 (esetleg 16) egész számú többszöröse, a karakterszervezésű üzenet pedig valamely adott karakterkészlet (pl. ASC II) karaktereiből épül fel.
3.3.3. Aszinkron kommunikáció Más néven start-stop mód a karakterszervezésű üzenetek jellegzetes átviteli módja. Az összeköttetésben álló két állomás közül bármelyik adásba kezdhet, nincs meghatározva az időintervallum, de ilyenkor ezt a vevő tudomására kell hozni.
3.3.4. Szinkron mód A bitszervezésű üzenetek jellegzetes átvitelmódja. Szinkron kommunikáció esetén a két kapcsolatba lépő állomás egyezteti az adatátviteli sebességet, vagyis azt, hogy másodpercenként hány darab jel kerüljön továbbításra, valamint meddig történhet az adás. Az adó elkezdi az adást, és a rendelkezésre álló idő alatt átküldi a továbbítandó üzenetnek bitjeit. A vevő folyamatosan veszi a biteket és összeállítja azokat számára feldolgozható byte-okká.
3.4. Kapcsolási technika szerint Általános esetben az állomásokat nem közvetlen vonalak kötik össze. Egy állomástól valamely másikhoz több adatútvonal vezethet, s az állomások közötti kommunikáció során az üzenetek tényleges útvonalát a csomóponti kapcsolók határozzák meg. A hálózati kommunikáció módja többféle lehet: lokális hálózatokra az üzenetszórás (ld. fentebb) vagy a vezérjel elv jellemző a távolsági hálózatok vonal-, üzenet- vagy csomagkapcsolt elven működhetnek.
3.4.1. Vonalkapcsolt hálózat Erre a hálózattípusra legjobb példa a telefonhálózat. Ezt a folyamatot hívásnak nevezzük a távbeszélő technikában. Először kapcsolatteremtés történik az adó és vevő állomás között több kapcsoló központon keresztül, és csak ezután jön létre a kommunikáció. A fizikai kapcsolat csak az összeköttetés idejére áll fenn. Amíg ez a két eszköz beszél egymással, más eszközök nem csatlakozhatnak a vonalra. Miután megtörtént az adatátvitel, felszabadítják a kommunikációs vonalat, és azt más eszközök vehetik igénybe. Fontos tény, hogy először létrejöjjön a híváskérés hatására az összeköttetés felépítése. Ezután a két állomás úgy képes kommunikálni, mintha pont pont összeköttetés valósult volna meg közöttük. A rendszer 3 fázisból épül fel: kapcsolatteremtés, kommunikáció, kapcsolatbontás. A vonalkapcsolás jellemzője, hogy az összeköttetés létrehozása meglehetősen hosszú időt vesz igénybe, de a létrehozott összeköttetésen át késedelem nélkül továbbíthatók az üzenetek. Sajátossága továbbá az, hogy az összeköttetés állandó csatornakapacitást köt le, ezért a vonalkapcsolás alkalmazása ott előnyös, ahol a forgalmat nagy tömegű adat folyamatos átvitele jellemzi.
3.4.2. Üzenetkapcsolás Ennél a kapcsolási módnál nincs szükség előre kiépített fizikai összeköttetésre adó és vevő állomás között. Az ilyen típusú kapcsolási hálózatok esetében, ha valamely állomás korlátozatlan hosszúságú üzenetet kíván küldeni egy másiknak, akkor az üzenethez csatolja a címzett azonosítóját, majd az üzenet az átvivohálózatra kerül, amelyen át csomópontról csomópontra halad, míg a rendeltetési állomásra nem ér. Az egyes csomópontokon az üzenet eltárolódik és a kapcsoló megvizsgálja a rendeltetési címet, és ennek megfelelően továbbítja a soron következő csomópontra. Azokat a kapcsolókat, amelyek az üzenetet tárolják, mielőtt továbbítanák, tárolva továbbító kapcsolóknak nevezzük. Az üzenet az ilyen kapcsolók mindegyikén késést szenved, hiszen meg kell várnia, amíg a következő vonal felszabadul. Az üzenet viszont jelentős késéssel érkezhet, ha több csomóponton kell keresztül haladnia. A módszer előnye: Az üzenet azonnal indulhat az adó állomásról, amint az első vonalszakasz felszabadul, és nem kell megvárni a teljes útvonal szabaddá válását. Nem szükséges, hogy az üzenet továbbításakor a címzett szabad legyen. Az esetleg foglalt címzett felszabadultáig az üzenet a kapcsolók egyikén várakozik.
3.4.3. Csomagkapcsolt hálózatok Két alapvető összetevőből állnak: a kapcsolóelemekből és az átviteli vonalakból. Ebben az esetben a tetszőleges hosszúságú üzenetek meghatározott terjedelmű csomagokban érkeznek meg, mivel a csomag hossza maximálva van. Amennyiben a csomagkapcsoló hálózatban a csomagméretet meghaladó üzenetet kell átvinni, akkor a forrásállomás az üzenetet részekre tördeli, és az egyes részeket egy egy csomag alakjában továbbítja Az egyes üzenetdarabok így elszakadhatnak egymástól, és csak a célállomásnál áll össze belőlük a teljes egész eredeti üzenet. Egy csomagkapcsolásos hálózat egyidejűleg több üzenetet továbbít az átviteli vonalakon. Ezt az átviteli eljárást multiplexelés-nek nevezik. A csomagkapcsolás nagyon hatékonyan képes a vonalak kihasználására, mivel az adott két pont közötti összeköttetést több irányból érkező és továbbhaladó csomag is használja. A csomagkapcsoló hálózatok jelentos része szintén a tárolva továbbítás elvét alkalmazza. E hálózatok az üzenetkapcsoló hálózatokhoz hasonlóan működnek, viszont a csomagkapcsolás az üzenetkapcsolásnál lényegesen gyorsabb és gazdaságosabb. Nem minden csomagkapcsoló hálózat tárolva továbbít; hanem létezik olyan módszer is, ahol a csomagkapcsoló hálózatban az állomásokat egyetlen többpontú vonal köti össze, amelynek mentén nincsenek kapcsolók Két jellegzetes változata létezik: az összeköttetés nélküli és a virtuális összeköttetést alkalmazó hálózat. (Részletesebben kifejtve a 4.3. fejezetben olvasható.) Az összeköttetés nélküli hálózatban a csomagok átvitelét az ún. datagramszolgálat (datagram service) végzi. Datagramnak a teljes rendeltetési címet tartalmazó csomagot nevezzük A csomagok külön továbbítódnak, és útközben a sorrendjük is változhat. Hátránya a bonyolult csomagösszeépítés. Virtuális összeköttetés: a csomagok átvitelét egy virtuális adatáramkör (virtual circuit) biztosítja. Ez hívás útján jön létre, és a bontásig áll fenn. Ezen a rögzített adatúton kerülnek át a csomagok, amelyeknek csak az adatáramkör azonosítóját kell tartalmazniuk a teljes cím helyett. A virtuális összeköttetést az jellemzi, hogy a csomagok ugyanabban a sorrendben érkeznek meg rendeltetési helyükre, mint ahogyan elindultak. Ez megbízható adatközlést tesz lehetővé. A virtuális összeköttetéshez általában áramlásszabályozási eljárás is társul, ami megakadályozza, hogy akár a kommunikáció végpontjain, akár a közbenso csomópontokon adattorlódás álljon elo.
Vonalkapcsolás
Csomagkapcsolás Üzenetkapcsolás Adatgramma Virtuális szolgálat adatáramkör
Az állomások közötti adatút
közvetlen
közvetlen
közvetett
Adatútvonal a társalgás során
rögzített
üzenetenként változhat
üzenetenként rögzített változhat
Az üzenettovábbítás tárolás nélküli módja
strukturált tárolással
csomagonkénti tárolással
Az átvitelmód
folyamatos
szakaszos
szakaszos
Hívás és bontás
szükséges
nem kell
nem kell
szükséges
A hívás ideje
hosszú
-
-
hosszú
Átvitelkésés
jelentéktelen
nagy
sokkal kisebb, mint az üzenetkapcsolása
nincs
lehet
Foglaltságjelzés van címzettől
van
A túlterhelés hatása
blokkolást idézhet az üzenetkésés elő megnő
a csomagkésés megnő
Üzenetveszítés elleni védelem
a használó dolga
a hálózat dolga
a hálózat dolga
változó
az igénytől függően változó
Igénybevett állandó csatornakapacitás A kapcsoló rendszere
adatállomáselektromechanikus belső tárat használó kezelő vagy elektronikus egyszerű csomagkapcsoló üzenetkapcsoló
8. ábra: A különböző adatkapcsolási típusok összehasonlítása
4. Hálózati architektúrák A korszerű számítógép-hálózatok tervezését szigorúan strukturált módon végzik, ami azt jelenti, hogy a hálózat egymásra épülő részeit réteg-ekbe (layer) vagy más néven szint-ekbe (level) szervezik. Számuk, nevük, tartalmuk, funkciójuk minden hálózaton más és más. A rétegek csak a közvetlenül alattuk, illetve felettük lévő réteggel tudják tartani a kapcsolatot egy réteginterfész-en (hálózati kártya) keresztül. Az azonos szintű rétegek csak egymással kommunikálnak. E kommunikáció szabályait protokollnak nevezzük, amely meghatározza a hálózatba kapcsolt számítógépek egymás közötti párbeszédének szabályait, és ezáltal lehetővé teszi a legkülönbözőbb típusú számítógépek közötti kommunikációt. A rétegek és protokollok halmazát hálózati architektúrának nevezzük. A különböző munkaállomásokon lévő azonos rétegek egymással beszélgetnek, informálják egymást az aktuális adatcsomag paramétereiről (pl.: adathossz, csomag sorszáma stb.). Ezek az információk fejléc formájában hozzácsatolódnak az adathoz, amikor az érintett rétegen halad keresztül. Lejutva a következő rétegbe szintén kap egy információs fejlécet, ennek megfelelően mire az adat a fizikai réteget elhagyja, már valójában jóval nagyobb, mint amikor az elindult. A vevő oldalon a rétegek lecsatolják az információkat, ennek alapján ellenőrzik az adatcsomagokat, és amennyiben hibátlannak bizonyultak, akkor a "megcsonkított" adatcsomagok a következő rétegnek adódnak át immár fölfelé. A rétegek feladataira, felosztásukra vonatkozó hálózati referenciamodellt OSI (Open System Interconnect) néven 1980-ban adta ki az ISO. Erre a modellre valós hálózatok építhetők fel. A hálózat rendeltetésétől függően azonban a szintek száma, elnevezése és funkciója egy adott hálózat esetén eltérhet ettől az alapmodelltől. Az OSI hálózati modell 7 rétegből áll szemben az Internet TCP/IP hálózat 5 szintjével.
9. ábra: Az ISO/OSI hálózati modell
4.1. Adatátvitellel foglalkozó rétegek 4.1.1. Fizikai réteg (phisical layer) A bitek kommunikációs csatornára való kibocsátásáért felelős. A fizikai szinten helyezkednek el a hálózat fizikai elemei. Ide tartoznak a hálózat átviteli vonalai, hálózati technológiák, a csatlakozások elektromos és mechanikai meghatározása, átviteli irányok megválasztása, adatátviteli eljárások stb. Biztosítania kell, hogy az adó oldalon kibocsátott 1-et a vevő is 1-ként értelmezze.
4.1.2. Adatkapcsolati réteg (data link layer) Nyers bináris adatokat továbbít a fizikai és a hálózati szint között. Alapvető feladata, hogy egy hibától mentes adatátviteli vonalat transzformáljon, amelyen az adatok meghibásodás nélkül eljutnak a hálózati réteghez. Ezt úgy valósítja meg, hogy a küldo fél a bemeno bináris adatokat keretekké (frames) tördeli a hálózati szint számára, a kereteket sorrendhelyesen továbbítja, majd a vevo által visszaküldött, az átvitelt igazoló nyugtakereteket feldolgozza. Mindegyik keret egy ellenőrző összeggel van ellátva. A keret megérkezése után ez az ellenőrző összeg a vételi oldalon a vett adatokból is kiszámításra kerül. Ha ez az összeg nem egyezik meg a kiinduló összeggel, akkor a keretet a vevő eldobja, és az adónak meg kell ismételnie a keret elküldését. Az adatkapcsolati szint a hálózati szintről is fogad adatokat, amelyeket hibátlan bináris formátummá alakít át az alatta levő fizikai réteg számára. Mivel a fizikai réteg csupán a bitfolyam adásával, valamint vételével foglalkozik, ennek a rétegnek a feladata az adatkerethatárok létrehozása, felismerése. Ezt speciális bitmintáknak a keretek elé, illetve mögé helyezésével éri el. Az adatkapcsolati réteg feladatai továbbá: " Elveszett keretek újraadása. " Tévedésbol eloforduló kettozött keretek kivonása. " A forgalom szabályozása, amelyre a gyors adók miatt van szükség, amelyek adatelárasztással fenyegethetik a lassú vevoket. " Az A-B irányú adatkeretforgalom, valamint a B-A irányú nyugtakeretforgalom szabályozása, kezelése.
4.1.2.1. Adatkapcsolati protokollok Ebben a részben az adó és vevő közötti keretek segítségével megvalósított adatkapcsolati protokollokat mutatom be. Két állomás egyirányú (szimplex), váltakozó irányú (fél-duplex) vagy egyidejű kétirányú (duplex) üzemmódban kommunikálhat egymással.
4.1.2.1.1. Korlátozás nélküli, egyirányú (szimplex) protokoll Ez a protokoll igen egyszerűen működik. Az adatátvitel mindig csak egy irányban, az adótól a vevohöz folyhat, csak egy irányban továbbítódhatnak az adatok. Tehát az adó csak adhat, a vevő csak vehet. Nincs meghatározva az adatátviteli sebesség, a feldolgozás. Amilyen sebességgel küldi az adó a kereteket, a vevő ugyanolyan sebességgel képes azt fogadni. Ez azt jelenti, hogy az adó és vevő hálózati rétege mindig készen áll. Az adatkapcsolati rétegek közötti csatorna hibamentes, kerethiba nem fordul elő.
4.1.2.1.2. Váltakozó irányú (fél-duplex) vagy más néven egyirányú "megáll" protokoll Többször előfordul, hogy a vevő nem képes olyan sebességgel feldolgozni a kapott információt, amilyen sebességgel azt az adó küldte. Ezért valamilyen módon le kell lassítani az adót, hogy a vevő képes legyen a kereteket feldolgozni. Ez egy módon lehetséges, ha a vevő valamilyen nyugtát küld az adónak, hogy megkapta a keretet és feldolgozta, és csak ezután indulhat a következő keret. Tehát az adónak addig várni kell, amíg valamilyen üzenetet nem kap vissza a vevőtől. Ezért nevezik ezt a protokoll "megáll és vár" protokollnak.
4.1.2.1.3. Kétirányú (full duplex) protokollok A gyakorlatban az adatátvitel legtöbbször kétirányú. Egyazon a csatornán küldi el az adó az adatkereteket, és küldi vissza a vevő a nyugtakeretet. A két keret megkülönböztethető egymástól a keret fejrészében elhelyezett jelző alapján, ami a keret vételekor azonosítható. Hogy ne legyen olyan nagy forgalom az átviteli vonalon, a keretek számát lehet csökkenteni. Ennek lehetséges módja, hogy bármelyik irányba tartó adatkeretre ráültetjük az előző másik irányból jövő adatkeret nyugtáját. Ezt nevezi a szakirodalom ráültetési technikának (piggy-back). Az eddigi esetekben a csatornán mindig csak egy adatkeret és a rá válaszoló nyugtakeret haladt. A csatorna jobb kihasználása érdekében azonban több keret is tartózkodhat a csatornán egyszerre. Ezt az eljárást csúszóablakos protokollnak nevezik. A protokollban minden egyes, az adótól kiinduló keret kap egy 0-7 közötti sorszámot. Így a sorban elküldendő keretek sorszámaiból egy aktualizált listát tart fenn az adó. A listába szereplő sorszámú keretek az adási ablakba esnek. Az adó adási ablakában az elküldött, de még nem nyugtázott keretek vannak. Mikor egy nyugta megérkezik az ablak alsó fele feljebb csúszik, lehetővé téve egy újabb keret elküldését. A vevő egy vételi ablakot tart fenn, amely a fogadható keretek sorszámait tartalmazza. Útközben megtörténhet, hogy megsérül a keret és hibásan érkezik meg a vevőhöz. Ebben az esetben két lehetséges változat lép fel. Az egyik esetben a hibás keret utáni kereteket nyugtázatlanul eldobja a vevő, és így kényszeríti az adót, hogy újból ismételje meg a küldést. A másik esetben pedig a fogadó állomás az összes jó keretet eltárolja a hibás keret után. Az adó akkor veszi észre, hogy volt hibás kerete, ha nem kap nyugtát róla, és ekkor újból elküldi a sérült keretet.
4.1.2.2. Közeg-hozzáférési módszerek Ahogyan már a számítógép-hálózatok fogalmainál ismertettem a hálózatok két kategóriába sorolhatóak. Vannak, amelyek pont-pont összeköttetést alkalmaznak, és vannak, amelyek adatszóró csatornát használnak. Üzenetszórásos csatornával rendelkező alhálózatok esetében egy kommunikációs csatorna létezik, és ehhez az egyetlen csatornához, közeghez kell minden állomásnak hozzáférnie. A hozzáférés itt az adást jelenti. Minden adatszóró hálózat esetében kulcskérdés az, hogy melyik állomás nyerje el a jogot a csatorna használatára. A közeg elérési módja szerint három fő hozzáférési módszer lehet: véletlen vezérlés, osztott vezérlés és központosított vezérlés.
4.1.2.2.1. Véletlen átvitel-vezérlés Mindegyik állomás a csatornán véletlenszerűen kezd adni. Ezt jól szemlélteti egy telefonos konferenciabeszélgetés. Mindenkinek külön készüléke van, és ezek egymással kapcsolatban állnak. Ha valaki befejezi mondanivalóját, akkor egyszerre többen is magukhoz ragadhatják a kezdeményezést. Ez nem fordulhat elő, ha szemtől szemben állnak egymással, mert akkor valamilyen módon jelezni tudják, hogy ki akarja folytatni a beszélgetést. Ebben az esetben az ütközések elkerülhetetlenek. Mivel a keretek küldése véletlenszerű, ezért valószínűség-számítási módszerekkel meghatározható az ütközés valószínűsége. Az ütközés akkor kerülhető el, ha a keret elküldésétől a végéig más állomás nem küld új keretet vagy csak meghatározott időpontokban. Ezen hozzáférési módszeren belül több megoldás lehetséges. Én ezek közül egyiket szeretném ismertetni: az ütközést jelző vivőérzékeléses többszörös hozzáférést (CSMA/CD). A módszer angol elnevezése Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection. Ennek a módszernek a lényege abban áll, hogy mielőtt egy állomás elküldené keretét, először "lefüleli" a csatornát, hogy van e más állomás, ami használja a közeget. Ha egyik állomás sem használja a csatornát, akkor a "fülelő" állomás elküldi üzenetét. A csatorna lehallgatása jelenti a vivőérzékelést. Azonban előfordulhat olyan eset, hogy egyszerre két vagy több állomás akarja igénybe venni a csatornát. Az adás közben - mivel közben az üzenetet veszi - el tudja dönteni, hogy az adott és vett üzenet egyforma-e. Ha ezek különbözőek, akkor ez azt jelenti, hogy más is van a "vonalban", azaz a küldött üzenet hibás, vagyis ütközés történik. Ekkor az állomás megszakítja az üzenetküldést. Azok az állomások, amelyek ismételt üzenetküldésre kényszerülnek, az újabb adás előtt egy véletlenszerűen megválasztott ideig várakoznak. Ezek az idők a véletlenszerűség miatt eltérőek. Így amelyiknek a legrövidebb a várakozási ideje, annak van lehetősége az adásra. A többi állomás, miután lejárt a várakozási idejük, és adni szeretne, belehallgat a csatornába, már foglaltnak fogja észlelni.
4.1.2.2.2. Osztott átvitel-vezérlés Ez a módszer elvben kiküszöböli az ütközéseket, azzal a megvalósítással, hogy a csatornához való hozzáféréshez mindig csak egy állomásnak van joga egy adott időpontban. Ez a jog állomásról állomásra egymás után halad. Lehetséges módjai: vezérjeles gyűrű (Token Ring), vezérjeles sín (Token Bus) és az ütközést elkerülő, vivőérzékeléses többszörös hozzáférés (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance, CSMA/CA). 4.1.2.2.2.1. Vezérjeles gyűrű (Token Ring) Az IEEE 802.5 szabványa a vezérjeles gyűrű. E topológiájú hálózatok esetében a leggyakrabban használt hozzáférési módszer a vezérjel továbbításos eljárás, amelynek során egy vezérjel (token) halad körbe, állomásról állomásra. A vezérjel egy kis üzenet, amely a gyűrű foglaltságáról ad információt. Ha jelzése szabad, akkor a token-t vevő állomás elküldheti üzenetét. A token-t foglaltra állítja, és az üzenettel küldi tovább vagy kivonja a gyűrűből. Az üzenet a gyűrűn halad körben állomásról állomásra. Amikor a gyűrűben az üzenet visszaér az elküldő állomáshoz, akkor kivonja az üzenetét a gyűrűből, a token-t szabadra állítja, és továbbküldi az immár szabad jelzést adó vezérjelet más állomásnak.
10. ábra: Token Ring 4.1.2.2.2.2. Vezérjeles sín (Token Bus) Fizikailag a vezérjeles sín egy lineáris vagy fa elrendezésű kábel, amelyre állomások vannak csatlakoztatva logikailag gyűrűbe szervezett módon. Mindegyik állomás ismeri a szomszédjainak címét. Amikor a gyűrűt üzembe helyezik, elsőként a legmagasabb sorszámú állomás küldhet üzenetet. Ez az üzenet tulajdonképpen a vezérjel. Két értéke lehet: szabad vagy foglalt. Ha egy állomás veszi a vezérjelet, és azt szabadnak találja, üzenettovábbításra van lehetősége. Ha van elküldendő üzenete, akkor a vezérjelet foglaltra állítja, és azt hozzáfűzve az üzenethez, elküldi a címzett részére. A vezérjel állomásról állomásra továbbítása egy logikai gyűrűt képez. Helyi hálózatokra vonatkozó szabványát az IEEE 802.4 szabvány alatt deklarálták.
11. ábra: Vezérjeles sín 4.1.2.2.2.3. Ütközést elkerülő, vivőérzékeléses többszörös hozzáférés (CSMA/CA) Lényegét tekintve nagyon hasonlóan működik, mint a véletlen vezérlésű, ütközést jelző vivőérzékeléses többszörös hozzáférésű megoldás. Ez a módszer arra törekszik, hogy valóban elkerülje az ütközést. Itt minden állomás "belehallgat" a vonalba, és ezt követően minden állomás egy adott ideig vár, amit egy logikai listában elfoglalt helyük határoz meg. Ha ez alatt az idő alatt más állomás nem kezd el adni, akkor elkezdi az adást.
4.1.2.2.3. Központosított átvitel-vezérlés Ebben az esetben van egy elsődleges állomás, amely irányítja a hálózatot. Ez a vezérlő berendezés, amely meghatározza a többi állomásnak, hogy mikor van joga üzenetet küldeni. Az állomások figyelik ezt a berendezést, és ha jogot ad az adattovábbításra, megkezdhetik az üzenetük elküldését. További feladata, hogy ha egy állomásnak engedélyt adott az adatküldéshez, és az az állomás még nem fejezte be az adást, akkor blokkolja más állomás adatküldését.
4.1.3. Hálózati réteg (network layer) Ez a szint határozza meg azt az útvonalat, amelyen keresztül az adatok a hálózaton keresztül elérik a célállomást. Ezért a hálózati rétegnek kell a hálózat forgalmát, a torlódásokat és az átviteli vonalak átbocsátási sebességét irányítania. Különböző hálózatok esetén eltérő lehet a címzési módszer, a maximális csomagméret és a protokoll, ezért ez a réteg felelős a különböző hálózatok összekapcsolásáért is. Ez a réteg gondoskodik a hálózatok között a csomagtovábbítással kapcsolatos szerkezetről, valamint a sorrendből kieső csomagok megfelelő újraegyesítéséről, felhasználva a csomagokban található sorszámra vonatkozó információt. Ezen réteg esetében már csomagokról (packet) beszélünk. A hálózati szoftverek általában forgalomirányítási útvonaltáblát használnak az adatok hálózaton való irányításához. Az útvonaltábla segítségével a hálózatban lévő útirányítók kikereshetik egy csomag jelenlegi helye és a rendeltetési helye közötti legjobb útvonalat. A forgalomirányítás (routing) feladata a csomagok hatékony eljuttatása az egyik csomópontból a másikba. Vonalkapcsolt hálózatok esetében az útvonal kijelölése a hívás felépítésének idejében történik. Csomagkapcsolt hálózatokban az útvonal kijelölése vagy minden csomagra külön-külön történik, vagy kialakít egy olyan útvonalat, amelyen egy sorozat csomag megy át. Ezért a csomópontoknak ún. routing táblákat kell tartalmaznia, amelyben a vele kapcsolatban álló csomópontokra vonatkozó adatok be vannak jegyezve. A forgalomirányítás összetettsége függ a hálózat topológiájától is. A forgalomirányító módszereknek (algoritmus) két csoportja van: az alkalmazkodó (adaptív) és az előre meghatározott (determinisztikus). A két fogalom közti különbség lényege abban áll, hogy az alkalmazkodó forgalomirányító a hálózati forgalomhoz alkalmazkodik, míg a másik módszer esetében az útvonal választási döntéseit a jelenlegi forgalom nem befolyásolja.
4.1.4. Szállítási réteg (transport layer) Feladata a végpontok közötti adatátvitel zavartalan lebonyolítása. Amíg az alsóbb rétegekben a protokollok az egyes gépek és azok közvetlen szomszédjai között teremtenek kapcsolatot, addig a szállítási szint már csak végpont és végpont között folytathat virtuális beszélgetést. Virtuális beszélgetésnek nevezzük, ha két hálózatba kapcsolt gazdagép egymással össze van kötve, és a forrás gazdagép hálózati szintje virtuális beszélgetést folytat a rendeltetési gazdagép hálózati szintjével. Ez a kommunikáció csak egyenrangú szintek között jöhet létre. A fizikai szint, az adatkapcsolati és a hálózati szint esetében a csomagkapcsolók kommunikációs alhálózatként értelmezhetők. A kommunikációs alhálózat a hálózat vagy alhálózat azon elemeiből tevődik össze, amelyek a forrás és a rendeltetési gazdagép közötti kommunikációs csatornát foglalják magukba. Csomagkapcsolásos hálózatban alapvető feladata, hogy adatokat fogadjon a viszonyrétegtől, azokat a hálózati szint által igényelt kisebb darabokra vágja szét, majd adja tovább a hálózati rétegnek és
biztosítsa, hogy minden darab hibátlanul megérkezzék a másik oldalra. A fogadó gazdagépben ugyancsak a szállítási szintnek kell újból összeraknia az előzőleg feldarabolt adatokat. Ezért a szállítási szint kialakítása közvetlenül befolyásolja a hálózaton keresztülhaladó csomagok mennyiségét. Következésképpen a szállítási szint hozza létre azt a csomagforgalmat, amit a hálózati szintnek kezelnie kell. A hálózathoz csatlakoztatott számítógépen egyidőben különböző programok különböző módon használhatják a hálózatot. A különböző alkalmazások közötti adatcseréért is a szállítási szint a felelős. A szállítási réteg több hálózati kapcsolatot is létrehozhat egyetlen átviteli kapcsolathoz, ha növelni akarják a hálózat sávszélességét. Minél nagyobb a sávszélesség, annál több adat rövidebb idő alatt jut célba. Ha a szállítási szint úgy van megtervezve, hogy átviteli kapcsolatot több hálózati kapcsolathoz használjon, akkor multiplexelés-ről, illetve demultiplexelés-ről beszélünk. Multiplexelés az az eljárás, amikor több jelet kell egymással kombinálni úgy, hogy azok elférjenek egyetlen kommunikációs csatornában. A demultiplexelés ennek a folyamatnak a fordítottja. Ebben az esetben a küldő gép szállítási szintje több üzenetet kombinál az átviteli vonalon. A fogadó gép szállítási szintje pedig szétválogatja az összekombinált üzeneteket. A szállítási összeköttetés legnépszerűbb típusa a hibamentes, két pont közötti csatorna, amelyen az üzenetek az elküldés sorrendjében érkeznek meg. Egy másik szállítási szolgáltatásnál az üzenetek továbbítása egymástól függetlenül, nem sorrendhelyesen valósul meg. Egy harmadik típusnál pedig egy célállomáscsoportnak küldenek üzeneteket. A szolgáltatás típusát az összeköttetés felépítésekor kell meghatározni.
4.2. Logikai összeköttetéssel kapcsolatos rétegek 4.2.1. Viszonyréteg (session layer) Lehetővé teszi, hogy két számítógép felhasználója kapcsolatot teremtsen egymással. Úgy tekinthetjük, mintha ez a felület lenne az, amivel a hálózathoz kapcsolódunk. Ezen a szinten beszéli meg két különböző gazdagépen lévő folyamat vagy alkalmazás a kapcsolat létrehozásának feltételeit. Itt egyeztetik a jelszavakat és a felhasználói azonosítókat. Sok szolgáltatást nyújtó szerverre be kell jelentkeznünk, ha igénybe szeretnénk venni a hálózat bármelyik szolgáltatását. Minden olyan esetben, amikor egy számítógépről kapcsolatot akarunk létesíteni a hálózat egy másik számítógépével, akkor a viszonyszint végzi el a számítógépek közötti kapcsolat létrehozásához szükséges egyeztetéseket. Röviden megfogalmazva a viszonyszint ellenőrzi, hozza létre és kezeli a felhasználók és a számítógépes alkalmazások közötti kapcsolatokat. Nem minden hálózattípusnál található meg a viszonyszint, pl. az Interneten is hiányzik ez a réteg. Akkor hagyható el ez a réteg, ha a hálózat nem igényli az alkalmazások közötti kommunikációs szolgáltatásokat.
4.2.2. Megjelenítési réteg (presentation layer) Azt határozza meg, hogy az adatok hogyan jelennek meg a felhasználó előtt. Olyan feladatok végrehajtásáért felelős, amelyek elég gyakoriak ahhoz, hogy általános megoldásúak legyenek ahelyett, hogy a felhasználók esetenként külön-külön oldják meg azokat. Az alsó rétegektől
eltérően, amelyek csak a bitek megbízható ide-oda mozgatásával foglalkoznak, a megjelenítési réteg az átviendő információ szintaktikájával és szemantikájával foglalkozik. Az egyetlen szint, amely megváltoztathatja az üzenet tartalmát. Feladata a szállított információ jelentéséhez kapcsolódik: az adatábrázoláshoz, az adattömörítéshez, a hálózati biztonsághoz és védelemhez (titkosítás). Adatábrázolás A különféle számítógépek különböző adatábrázolási módokat használnak. Ez a karakterek esetében lehet különböző kódrendszerek használata, de lehetnek a számábrázolásban is eltérések. Ha két gép között ilyen eltérések vannak, akkor a hálózati kapcsolat során átvitt adatokat átalakítani, konvertálni kell. Adattömörítés Az adatok valamilyen kódoló séma szerinti átalakítását jelenti. E feladat célja, hogy csökkentsük az adatok méretét. Azzal, hogy az adatok tömörítése ezen a szinten történik, így csökken azoknak az adatoknak a mennyisége, amelyeknek a többi szinten át kell haladniuk. Ez jelentősen növelheti a hálózat hatékonyságát. A szállítási rétegnél már előfordult a sávszélesség növelése, hogyan fokozhatjuk a hálózat teljesítményét. Itt a másik megoldás, hogy különböző adattömörítési eljárások segítségével csökkentsük a hálózaton átviendő adatok mennyiségét. Az adattömörítés a hálózati forgalmat is csökkenti. A zsúfoltság csökkentése szintén hozzájárulhat a hálózat teljesítményének növekedéséhez. Néhány tömörítési eljárás: • • •
•
Szimbólumsor-helyettesítés: gyakori azonos szimbólumsor helyett egy speciális szimbólum. Sorozathossz-kódolás: sok nullát tartalmazó bináris sorozatokban a nullák számát bináris számként adják meg. Darabszám-kódolás: ha egy adathalmazban sok egymás után következő azonos szimbólum fordul elő, akkor érdemes egy külön szimbólumot fenntartani az ismétlődés jelzésére, és utána következik az ismétlődő szimbólum, és az utána következő számérték jelzi az ismétlés számát. Minta-helyettesítés: gyakori szimbólumsorozat helyettesítése speciális . szimbólummal.
Titkosítás A titkosító eljárások (kriptográfia) célja az, hogy elrejtsék az adatok jelentését jogosulatlan személyek elől. Megfelelő titkosítási algoritmus felhasználásával elérhető, hogy a titkosított adatok vagy nem, vagy csak igen nehezen legyenek megfejthetők. A kódolandó üzeneteket nyílt szövegnek, kimenetét titkosított szövegnek nevezzük A titkosírástan alapvető szabálya az, hogy a titkosítás készítőjének feltételeznie kell, hogy a megfejtő ismeri a titkosítás általános módszerét. A titkosítási-megfejtési mód régen nem lehetett bonyolult, mert embereknek kellett elkészíteni. Két általános módszer, amely a modern kriptográfiai módszerek alapja: helyettesítéses kódolás és a felcseréléses rejtjelzés. Helyettesítéses kódolás Minden betű vagy betűcsoport egy másik betűvel vagy betűcsoporttal helyettesítődik. Az egyik legrégebbi ismert módszer a Caesar-titkosító, mely nevét Iulius Caesarról kapta. Az eredeti abc-t egy három karakterrel eltolt abc-vel helyettesíti, és így írja le a szöveget. Másik típusa, amikor a nyílt szöveg minden szimbólumához egy másik karaktert rendelünk. Ezt a módszert egybetű-helyettesítéses titkosításnak nevezzük. Itt a betűk sorrendje megmarad, csak egy betűnek más betű felel meg. Felcseréléses rejtjelezés Az előző módszerrel szemben itt a betűk sorrendje cserélődik fel és nincs semmiféle szimbólum a betűkhöz rendelve. A nyílt szöveg anagrammaszerűen van összekeverve.
A számítógépek megjelenésével a hagyományos módszerek tovább élnek, de olyan titkosítási algoritmusok szükségesek, amelyek olyan komplikáltak, hogy még egy számítógép se tudja megfejteni. Létezik egy titkosítási szabvány, amelynek neve DES (Data Encyption Standart). Lényegében ez a módszer egy 64 bites szöveget 64 bites titkosított szöveggé alakít egy 56 bites titkosítási kulcs segítségével. Bináris elemek esetén a felcserélések és helyettesítések egyszerű áramkörök segítségével valósíthatók meg. A felcseréléseket a P-doboz (P a permutáció szóból származik) és a helyettesítést az S-doboz (S a substitutionból származik) végzi.
4.2.3. Alkalmazási réteg (application layer) A hálózaton használt alkalmazásokat tartalmazza. Ilyen hálózati alkalmazás például az elektronikus levelezőprogram, állományokhoz való hozzáférés, állományok továbbítása, névszolgálatok stb. Az alkalmazási szint a hálózat használói számára készült alkalmazásokkal kapcsolatos részleteket tartalmazza. Részletesebben a TCP/IP protokollnál olvasható.
12. ábra: Rétegmodell
4.3. Szolgálatok a rétegek között Alapvetően két eltérő hálózatszervezési módszer létezik az átviteli hálózat felépítésének tekintetében: az egyik az összeköttetés alapú, a másik az összeköttetés mentes.
4.3.1. Összeköttetés alapú hálózatszervezés Az ilyen típusú hálózatoknál az összeköttetést virtuális áramkör-nek szokták nevezni. Az adó és fogadó állomás között felépült úton a csomagok vándorolnak, de egy fizikai közeget egyszerre több virtuális kapcsolat használhat. Ha virtuális áramköröket használ a hálózat, akkor nem szükséges minden egyes csomagra forgalomszabályozási döntést hozni. A forgalom szabályozása az összeköttetés létesítésének a része, vagyis kiválasztásra kerül a forrást és a célt összekötő útvonal, amelyen lezajlik az összeköttetés forgalma. A virtuális áramkörök az összeköttetés bontásakor megszűnnek. A virtuális áramkörök kialakításához minden csomópontnak fenn kell tartani egy
olyan táblázatot, amelynek bejegyzései a rajta keresztül haladó éppen használt virtuális áramkörök jellemzőit tartalmazzák, és az azonosításukra egy sorszámot használnak. Minden hálózaton keresztülhaladó csomagnak tartalmaznia kell az általa használt virtuális áramkör sorszámát. Amikor egy csomag megérkezik egy csomóponthoz, az tudja, hogy melyik vonalon jött, és mi az általa használt virtuális áramkörének sorszáma. A tárolt táblázatból ezek alapján ki tudja olvasni, hogy melyik csomópont felé kell továbbküldenie.
4.3.2. Összeköttetés mentes hálózatszervezés Az ilyen típusú hálózatokban az átvitel csomagok segítségével történik. Az áramló csomagokat datagram-oknak nevezik. Itt minden egyes csomag egymástól függetlenül választhat magának útvonalakat. Ilyenkor a csomagok tartalmazzák egyrészt a forrás, másrészt a cél teljes címét. A célbajutásért a küldő interfészén futó program a felelős.
13. ábra: Datagramhálózat és a virtuális áramköri hálózat összehasonlítása
5. Fizikai átviteli jellemzők és módszerek Az átviteli közeg feladata, hogy bitfolyamokat szállítson egyik géptől a másikhoz. A számítógépeket hálózattá összekötő közeg igen sokféle lehet. Ebben a fejezetben ezeket a megvalósítási lehetőségeket szeretném bemutatni. A fizikai közeg a jelek hordozója, fémvezeték, fényvezeték vagy a puszta "éter". Attól függoen, hogy vezetékes, ill. vezeték nélküli átvitelmódról beszélünk. Átvivoközegen többet értünk, mint csupán jelek egyszerű hordozóját; a fizikai közegen kívül hozzászámítjuk még az átvitelben részt vevo egyéb elemeket, így pl. erosítoket, jelismétloket, sugárzókat, kapcsolókat stb. is. Az átvitel történhet vonalszerűen, pl. vezeték, lézersugár; infravörös vagy mikrohullámú nyaláb útján, és történhet térben, irányítatlan rádióhullámmal.
Megkülönböztetünk strukturált és strukturálatlan átvivoközeget. Ez utóbbinak nincs belso szerkezete. Ilyen azoknak a rádióhálózatoknak az átvivoközege, amelyekben az állomások helye nem azonosítható, s az üzenetátvitelnek nincs meghatározott iránya. A strukturált átvivoközegben az üzenetek továbbítása vonalakon át történik, az állomásokat közvetlenül vagy kapcsolókon át vonalak fűzik össze. Az átvivoközeg tehát maga is hálózat. Korábban ezt nevezték az adathálózat alhálózatának.
5.1. Aktív és passzív eszközök Tekintsük át, mit is jelent az aktív és a passzív eszközök fogalma. Egy jel megy a kábelen. Elérkezik egy eszközhöz, ami ezeket a jeleket szétosztja. Ez az eszköz lehet aktív és passzív abból a szempontból, hogy a rajta átfolyó jelekkel mit csinál. Ha csak simán továbbadja/szétosztja, akkor passzív eszköz, mert nem csinál mást, mint továbbítja a bemenetén kapott jelet. Amennyiben ezen jeleket erősíti is, akkor már aktív. Jelerősítés akkor lehet fontos, ha a hálózat szegmense túl nagy ahhoz, hogy a jelek biztonságosan (jelveszteség nélkül) eljussanak a célállomásra. A jelvesztés akkor fordul elő, amikor túl hosszú a kábel a célállomás felé. Ilyen esetben van szükség erősítőre, jelismétlőre.
5.1.1. Hub (elosztó) A hub a strukturált számítógép-hálózatok alapköve, nélküle nem lehetne a strukturált hálózatot kialakítani. Feladata a munkaállomások, szerverek és egyéb hálózati eszközök közti adatforgalom biztosítása. Csavart érpáras csillag topológiájú hálózatok esetén használnak az útvonal elosztására hub-okat, melyek meghatározott számú port-tal rendelkeznek. Három nagy csoportjuk létezik: • • •
passzív hub = nem végez jelismétlést, feladata az adattovábbbítás. aktív hub= jelismétlést is végez. intelligens hub= feladata a forgalomirányítás, csomagkapcsolás.
A hub egy doboz, rajta port-oknak nevezett, telefoncsatlakozókhoz nagyon hasonlító csatlakozó aljzatokkal. Minden port egy munkaállomástól, szervertől vagy egyéb hálózati egységtől érkező kábelt fogad. A hub-ok számos formában és méretben kaphatók: 4 port-ostól egészen a 124 portosig. Ha a hub nagy (16 vagy még több port-ot tartalmaz) gyakran rack-ba (tartóba) szerelhető kialakítású. Ez azt jelenti, hogy belőlük többet egy magas fémállványba csavarokkal rögzítenek, amely a hálózati eszközök elhelyezését és kábelezését is megkönnyíti. A legtöbb hub "buta", amely azt jelenti, hogy a működésüket nem lehet felügyelni, önállóan működnek, csupán a hálózati forgalmat engedik át magukon, és ha hiba történik, akkor esetleg kijavítják. Ezzel szemben a felügyelhető hub-ok lehetővé teszik, hogy a rendszergazda távolról figyelemmel kísérje és konfigurálja, módosítsa a működésüket. Ezek a típusok használhatóak a hálózat hatékonyságának a növelésére olyan módon, hogy a rajtuk keresztül haladó forgalmat befolyásolhassák. Az SNMP (Simple Network Management Protocol = egyszerű hálózat felügyelőkezelő protokoll) felhasználásával a rendszergazdák könnyen és rugalmasan tudják kezelni és elhárítani a hálózatban megjelenő hibákat. Ezen tulajdonságaik következtében az ilyen hub-ok jóval drágábbak egyszerűbb társaiknál. Ha bővül a hálózat, akkor az eredetileg használt hub-okat kinőheti. Ekkor megoldásként a hub-ok összekötése kábellel valósul meg. A különböző gyártóktól származó hub-ok is összeköthetők, ha mindegyik azonos sebességen működik. Sajnos a hub-ok ilyen módon történő bővítésének korlátjai vannak. A szabványos Ethernet hub-ok csak maximum négy szintig köthetők össze. Ahol nem tudják biztosan, hogy fogják-e a hálózatot bővíteni,
érdemesebb összefűzhető (stack-elhető) hub-ot alkalmazni. Az összefűzhető hub-ok annyiban térnek el a hagyományos hub-októl, hogy speciális összefűző kábelekkel köthetők össze. Mikor ezt kialakítják, az összekötésben lévő összes hub a hálózat felé egyetlen hub-ként viselkedik (ld. 6. Ethernet fejezet). Ebben az esetben fontos, hogy minden összekötendő hub azonos gyártótól származzon. Ez a megoldás a hálózatépítőknek széleskörű lehetőségeket biztosít. A hub-okat tartalmazó hálózat mindig csavart érpáras kábelezésű. A csavart kábel a telefonkábelhez hasonlít, kivéve hogy 8 vezetéket tartalmaz a telefonkábel 4 vezetéke helyett. A kábelek végén RJ45-ös csatlakozó van. A kábel egyik végét bekötjük a hub portjába, a másik végét a munkaállomásba, vagy más hálózati eszközbe. A hub-okat a szerverrel vagy a munkaállomással összekötő csavart érpáras kábel neve egyenes kábel, mivel a kábel két végén lévő RJ45-ös csatlakozó két végpontjának azonos érintkezői vannak összekötve. Ezzel ellentétben, a fordítós kábeleket a hub-ok összeköttetésére használják. Ezekben a két végponti csatlakozó érintkezői ellentétesen vannak bekötve.
5.1.2. Bridge (híd) Az adatkapcsolati réteg szintjén működik a bridge. Feladata az egyes hálózati részek forgalmának elválasztása. Amikor a bridge-t a hálózatba kapcsolják, a címeket rögtön tanulni kezdi és ezek után már önállóan végzi a forgalomirányítást. Minden bridge-ben van egy adatbázis, ami a MAC (Medium Acces Control = az adatkapcsolat réteg alrétege, amelyhez azok a protokollok tartoznak, amelyek a közeg használatának vezérléséért felelősek) címek elhelyezkedését adja meg. Amikor egy bridge bemenetén megjelenik egy keret, a híd kiolvassa a forrás- és célcímeket, majd ezeket a címeket kikeresi a forgalomirányítási táblájából és meghatározza, hogy melyik LAN-on helyezkedik el a célgép és a forrásgép. Az ismétlőktől eltérően, amelyek egyszerű bitmásolást végeznek, a hidak tároló- és továbbító eszközök. Egy híd teljes kereteket vesz, és átadja az adatkapcsolati rétegnek, amely az ellenőrző összegét kontrollálja. Ezután a keret egy másik alhálózaton való továbbításra lekerül a fizikai rétegbe. A hidak végezhetnek apróbb változtatásokat a kereteken a továbbításuk előtt. Mivel ez az eszköz a fizikai réteg felett dolgozik, ezért képes arra, hogy eltérő fizikai szegmenseket összekössön. A hidak két nagyobb csoportra oszthatók annak alapján, hogy honnan tudják eldönteni azt, hogy melyik cím melyik szegmensben van. Az első esetben a fentebb már leírt transzparens és tanuló módszer segítségével a híd figyeli a rajta átmenő adatforgalmat, majd egy listát (forgalomirányítási tábla) állít össze arról, hogy az adatcsomag melyik állomásról érkezett. Ebben az esetben a híd csak azon állomások címét veszi fel a listára, amelyik a hídra kötött szegmensben van. E probléma megoldására két lehetséges megoldás van: • •
A hidak kommunikálnak és a listáik tartalmát kicserélik egymás között "körlevél" módszer, amely a hálózat indulásakor minden állomást felszólít, hogy azonosítsa magát, majd ezek alapján építi fel a listát.
A másik módszer a célcím forrásának meghatározására a forgalomirányítás, amikor az adatcsomag a teljes útvonalat tartalmazza. Az útvonalak feltérképezésére ebben az esetben az ún. "discovery packet"-et (felfedező csomag) alkalmazzák, amely bejárván a hálót feltérképezi a lehetséges útvonalakat.
5.1.3. Repeater (jelismétlő) Az azonos típusú sínhálózatok egyszerű jelismétlőkkel kapcsolhatók össze nagyobb hálózattá. A jelismétlők a kábeleket úgy egyesítik, hogy az összetett hálózat minden állomásának jelét (üzenetét) egyidejűleg az összes állomás hallja. Sínrendszerről van szó, minthogy ez a megoldás elterjedten a busz topológiájú LAN-oknál használatos. Gyűrű topológia esetén minden állomás eleve jelismétlőként működik; fogadja az üzenetet és a szintjére visszaállított jelet küldi ki újra. A jelismétlők a jelalak helyreállításán kívül semmi más feladatot nem végeznek. Ez az eszköz a protokoll fizikai szintjén működik, ezért csak a minden rétegében azonos felépítésű hálózatok összekötésére szolgál. A repeaterek három nagyobb csoportra oszthatók: • • •
sodrott érpáras repeaterek üvegszálas átviteli támogatók vékony Ethernet repeaterek
5.1.4. Switch (kapcsoló) A switchek a bridge-ekhez hasonlítanak, csak annyiban térnek el egymástól, hogy a switch képes bármely két portját összekötni egymással a többi porttól teljesen függetlenül, ezáltal a maximális sávszélesség nem csökken. Továbbá a switch-eknek van egy vagy több nagysebességű portja is. A switch az az eszköz mely egy számítógép-hálózat strukturáltságát, szegmentálhatóságát hatékonyabbá teszi. A lokális hálózatok építőeleme, feladata sokrétű és esetenként igen összetett is lehet. Feladatai közé tartozik a hálózat szegmensei közötti kommunikáció biztosítása, a hálózat terheltségének csökkentése. Általános esetben portjaira hub-ok, nagy sebességű eszközök, optikai kábel csatlakozik. A switch a hálózat "intelligens" aktív eszközének is nevezhető.
5.1.5. Router (forgalomirányító) A hálózatokban a forgalomirányító két fő feladatot lát el: meghatározza az elérési útvonalakat és továbbítja a csomagokat. A csomagok több rendszeren keresztül történő eljuttatása a feladótól a címzettig, csak abban az esetben sikeres, ha minden router el tudja dönteni, hogy melyik portján továbbítsa az adott csomagot. A routing protokollok feladata az, hogy előállítsák minden egyes routerben a forgalomirányítási táblákat. A router olyan forgalomirányító eszköz, amely lehetővé teszi, hogy egymással közvetlen módon nem összekötött számítógépek kommunikálni tudjanak egymással. A routerek is hasonlóságot mutatnak a bridge-ekhez, de azokkal ellentétben nem az adatkapcsolati, hanem a hálózati rétegben helyezkednek el. Az alsó három rétegben dolgoznak, ezért már a logikai címeket is képesek feldolgozni. A logikai cím a fizikális címek felett lehetőséget ad a munkaállomások logikai részcsoportokra való osztályozására. Ezeket subnetwork-nek nevezik. Egy adatcsomag routerről routerre vándorol, és az, hogy éppen milyen irányba halad tovább, azt az adott forgalomirányító szabja meg. Az irány meghatározásának módja lehet statikus vagy dinamikus. Statikus meghatározás esetében a hálózati adminisztrátor tartja kézben a folyamatot, amíg a másik változat esetében maguk végzik a forgalomirányítást, azaz folyamatosan frissítik a kapcsolatok listáját.
5.1.6. Gateway (átjáró) Ez a legbonyolultabb hálózat összekapcsolási módszer. Akkor alkalmaznak átjárót, ha egymástól teljesen különböző hálózatot akarnak összekapcsolni. Mivel eltérő architektúrát használnak, a protokollok minden hálózati rétegben különbözhetnek. Az átjáró minden átalakítást elvégez, ami az egyik protokollkészletből a másikba való átmenet során szükséges. Ezek a következők: •
• •
Üzenetformátum átalakítása. A hálózatok különböző üzenetformátumokat, eltérő maximális üzenetméretet és karakterkódokat alkalmaznak. Az átjáró át tudja alakítani az üzeneteket az üzenetet fogadó állomás számára. Címátalakítás. A hálózatok eltérő címzési szerkezetet használnak. A gateway képes átalakítani minden üzenethez a rendeltetési hálózat által megkívánt címszerkezetet. Protokoll-átalakítás. Amikor a hálózaton továbbításra előkészítik az üzenetet, minden hálózati réteg hozzáteszi a maga információját, amit a rendeltetési csomópontban lévő réteg arra használ, hogy megállapítsa, milyen protokollokat alkalmaztak, és hogyan kell feldolgozni az üzenetet. Az átjáró képes arra, hogy felcserélje az egyik hálózatból érkező információt a másik hálózat, hasonló feladat elvégzéséhez szükséges információjára.
A gateway-ek kínálják a legnagyobb rugalmasságot a hálózati összeköttetésben, mivel két teljesen eltérő hálózatot lehet egymáshoz kapcsolni.
5.2. Vezetékes átviteli közegek 5.2.1. Csavart érpár (UTP, STP) A legrégebbi és még ma is elterjedt átviteli közeg a csavart érpár vagy más néven sodrott érpár (Unshielded Twisted Pair = UTP). Ez a vezetéktípus két szigetelt, egymásra spirálisan felcsavart rézvezeték. Ha ezt a sodrott érpárat kívülről egy árnyékoló fémszövet burokkal is körbeveszik, akkor árnyékolt sodrott érpár-ról (Shielded Twisted Pair = STP) beszélhetünk. A ma használatos kábelek több, általában 4 érpárból állnak, amelyek spirális formában meg vannak csavarva, ezáltal csökkentve az érpárok közötti esetleges interferenciát. Az erek mindegyike egyenként szigetelve van, de az érpárok lehetnek még páronként árnyékolva is. A sávszélesség a huzalok vastagságától és az áthidalni kívánt távolságtól függ, de akár a Gbit/s-os nagyságrendű sebesség is elérhető. A legtöbb telefonkészüléket sodrott érpár köti össze a telefonközponttal. Analóg és digitális átvitelre egyaránt alkalmas. Manapság a számítógépeket a LAN hálózatban is ez a vezetékfajta köti össze. A sodrott érpáras kábel nem lépheti túl a 100 méteres hosszúságot a hub és a számítógép között. Strukturált hálózat építéséhez UTP, FTP, S-FTP kábel használható. Az UTP olcsóbb, mint az FTP, S-FTP, viszont nem rendelkezik zavarvédelemmel. Egy irodában rengeteg berendezés kelthet zavart. Például a villanymotorok (gépek ventillátora, szellőztető berendezések stb.) különböző rádiófrekvenciás alkalmazások (pl.: mobiltelefon), valamint az elektromos hálózat. Szerencsés esetben ez csak a rendszer sebességére van kártékony hatással, rosszabb esetben hibás adattovábbítást, adatvesztést okoz. Az FTP, S-FTP kábelezés ezt hivatott kiküszöbölni. Ez a kábelfajta árnyékoló fóliával, míg az S-FTP szőtt harisnya-árnyékolással is el van látva. Ez a megoldás biztonságos és gyors átvitelt tesz lehetővé. Nagy elektromos zajszintű munkahelyeken használata feltétlen szükséges. Az FTP, S-FTP rendszerek hátránya a magas építési költség, hiszen a megfelelő működéshez nem csak a kábeleknek, de a tartozékoknak is megfelelőnek kell lenniük. Megfelelő teljesítményüknek és alacsony áruknak köszönhetően széleskörűen használtak. Említést kell tenni a patch panelről és a patch kábelről. A patch panel egy olyan segédtábla, amely UTP-s
hálózatoknál a felhasználói gépek felől bejövő kábelek rendezését szolgálja. A patch kábel viszont egy olyan viszonylag rövid, sodrott érpárú, UTP csatlakozóval ellátott kábel, amely a fali hálózati csatlakozó és a számítógép hálózati kábelének csatlakozója közti összeköttetést biztosítja. Az AT&T legutolsó fejlesztési eredményei azt mutatják, hogy a megfelelő sodrási technológiával készült árnyékolatlan sodrott érpárú (UTP) kábelek ugyanolyan vagy nagyobb zavarvédettséget is nyújtanak, mint az árnyékolt kábelek. A kategóriák közötti lényeges különbség a csavarás sűrűsége. Minél sűrűbb a csavarás, annál nagyobb az adatátviteli sebesség. A szigetelés, áthallás minőségétől függően a szabványügyi intézetek (EIA/TIA) több kategóriába sorolják a kábeleket (a kábelek megnevezése category, cat vagy level is lehet, ahol a lényeg a megnevezés utáni számban rejlik): EIA/TIA kategória 3 (CAT 3): Átviteli paramétereit 16 MHz-ig adják meg. Tipikusan hang és maximálisan 10 Mbit/sec adatátvitelre használják. EIA/TIA kategória 4 (CAT 4): Átviteli paramétereit 20 MHz-ig adják meg. Általában hang és maximálisan 16 Mbit/sec adatátvitelre használják. EIA/TIA kategória 5 (CAT 5): Átvitel paramétereit 100 MHz-ig adják meg. Tipikusan nagy fontosságú alkalmazásoknál használják, maximálisan 1 Gbit/sec adatátviteli sebességig. A csavart érpárak közül a legújabb a gigabites kábel, melynek paramétereit 1 Ghz-ig adják meg. A CATEGORY 6 típusú termék szabványosítása az utóbbi években történt meg. (ld. 6. fejezet)
14. ábra: Különféle kábeltípusok
15. ábra: Kábelek csatlakozói
5.2.2. Koaxiális kábelek Ez a széles körben használt átviteli közeg egy tömör rézhuzalból áll, amely körül szigetelő van. A szigetelőt egy külső hengeres vezető veszi körbe, amelyet egy védő műanyagburkolat zár körül. Felépítésének köszönhetően nagyon védett zajokkal szemben, és hosszú távú átvitelre is alkalmas. Könnyen meghosszabbítható, a különféle kábeltoldók, szétválasztók, csatolók és jelismétlők segítségével. Két fajta koaxiális kábel létezik: • •
Alapsávú: 50 ohm -os kábel, digitális átvitelt tesz lehetővé Szélessávú: 75 ohm -os kábel, analóg átvitelt tesz lehetővé
5.2.2.1. Alapsávú koaxiális kábelek Ezeket a koaxiális kábeleket elterjedten használják lokális hálózatokban, valamint távbeszélőrendszerekben is nagytávolságú átvitelre. A mindenkori sávszélesség a kábel hosszától függ. 1 km-nél kisebb távolságon 10 Mbit/s-os átviteli sebesség valósítható meg. Ezt az átviteli közeget napjainkban igen elterjedten alkalmazzák az Ethernet hálózatokban, ahol megkülönböztetünk vékony koaxiális (10Base2) és vastag koaxiális (10Base5) kábeleket. A típusjelzésben szereplő 2-es és 5-ös szám az Ethernet hálózatban kialakítható maximális szegmenshosszra utal: vékony kábelnél ez 200 méter, vastagnál 500 méter lehet. A digitális átviteltechnikában vékony koaxiális kábelek használatakor csatlakozásra BNC (Bayone-NeilCouncelman) dugókat és aljzatokat használnak. Az így kiépített hálózatokban a számítógépek csatlakoztatása kétféleképpen oldható meg. Az első módszer a T-dugó behelyezésével, amely a kettévágott kábel két végét kapcsolja össze, és egy harmadik vezetékkel a számítógép csatlakozását is megoldja. A másik módszert a vámpírcsatlakozást a vastag koaxiális kábeleket alkalmazott Ethernet hálózatok kialakításánál alkalmazzák. A vastag kábel előnye, hogy lényegesen kisebb a csillapítása, mint a vékony változatnak, ezért nagyobb távolságok hidalhatók át vele. A vámpírcsatlakozó egy nagyon pontos kábelbe fúrt lyuk, amelynek a rézmagban kell végződnie. Ennek a T-dugóval szemben egy előnye van, hogy a kábelt nem kell elvágni. E két megoldásnak sok előnye és hátránya is van: A T-dugó előnye, hogy egyszerű csatlakoztatást biztosít, viszont mivel a beszerelése a kábel kettévágását igényli, elkerülhetetlen a hálózat néhány percre való leállítása, és ez bizonyos rendszerek esetén nagy kárral járhat. Továbbá, minél több ilyen csatoló van egy hálózatban, annál nagyobb a valószínűsége a rossz összeillesztés miatt keletkező érintkezési hiba jelentkezésének. A vámpír-csatlakozás esetén sokkal megbízhatóbb a létrehozott kapcsolat, de nagyon nehézkes az egyes újabb gépek hálózatba helyezése. Ugyanis, ha a lyukat túl mélyre fúrják, akkor előfordulhat, hogy a rézmag két egymással nem érintkező darabra válik szét. Ha viszont nem elég mély, akkor az érintkezési hibára emlékeztető jelenséget produkálhat. És ehhez a csatlakozáshoz használt kábelek sokkal vastagabbak és drágábbak, mint a T-dugó esetében. 5.2.2.2. Szélessávú koaxiális kábel Ez a fajta kábelrendszer a kábeltelevíziózás szabványos kábelein keresztüli analóg átvitelt teszi lehetővé. A szabványos kábeltelevíziós technikából adódóan az ilyen szélessávú hálózatok esetén az analóg jelátvitelnek megfelelően, amely sokkal kevésbé kritikus, mint a digitális, a kábelek akár 100 km-es távolságra is 300 MHz-es, de akár néha 450 MHz-es jelek átvitelére is alkalmas. A digitális jelek analóg hálózaton való átviteléhez minden interfésznek tartalmaznia kell egy konvertert, amely a kimenő digitális jeleket analóg jelekké, és a bemenő analóg jeleket digitális jelekké alakítja. A szélessávú rendszereket általában több csatornára osztják.
Az alapsávú és szélessávú technika közötti egyik legfontosabb különbség az, hogy a szélessávú rendszerekben analóg erősítőkre van szükség. Ezek az erősítők a jelet csak az egyik irányba tudják továbbítani, ezért csak szimplex adatátvitelt képesek megvalósítani. A probléma megoldására kétféle szélessávú rendszert találtak ki: az egykábeles, amelyben egyetlen kábelen két különböző frekvenciatartomány van az adó és a vevő között, és a kétkábeles rendszert, amelyben két azonos kábel fut egymás mellett. A két kábelen ellentétes irányú az adatforgalom.
16. ábra: Koaxiális kábel
5.2.3. Üvegszálas kábel A jelenlegi legkorszerűbb vezetékes adatátviteli módszer az üvegszál vagy más néven optikai technológia alkalmazása. Üvegszálas hálózat kiépítésére akkor kerül sor, ha különösen nagy elektromágneses hatások érik a vezetékeket vagy nagy távolságokat kell áthidalni. Itt a fényáteresztő anyagból készült optikai szálon tovahaladó fényimpulzusok szállítják a jeleket. Az optikai kábel egy olyan vezeték, amelynek közepén üvegszál fut. Ezt az üvegszálat gondosan kiválasztott anyagú burkolat veszi körül. A különleges anyag tulajdonsága, hogy az ide-oda cikázó fény sohasem tudja elhagyni a kábelt. Ezért a fény a vezeték elején lép be és a végén lép ki belőle. De így is meg kell erősíteni és újra kell rendezni a fényt. A legnagyobb áthidalható távolság manapság 80 kilométer, ami lényegesen hosszabb táv a hasonló rendű kábelekhez képest. Az adó, ami lehet LED vagy lézer, elektronikus adatot küld át a kábelen melyet előzőleg fotonná alakítottak. A fotonok hullámhosszai az 1200-1500-ig terjedő nanométer spektrumban lehetnek. Az optikai átviteli rendszer három komponensből áll: az átviteli közeg-ből (hajszálvékony üveg vagy szilikát), amit egy szilárd fénytörő réteg véd (szintén üveg vagy műanyag), a fényforrás-ból (LED vagy lézerdióda) és a fényérzékelő-ből (fotodióda). Az átvitel a fénysugár különböző közegek határán történő törésén alapul. A törés mértéke a két közeg tulajdonságaitól függ. Ha a beesési szög elér egy kritikus értéket, akkor a fénysugár már nem lép ki a levegőbe, hanem visszaverődik az üvegbe. A kritikus szögnél nagyobb beesési szöggel érkező sugarak a szálon belül maradnak. Az optikai szálak átviteli sebessége az alkalmazott fénytörési technikától függ, amelynek két módozata ismert: a multimódusú és a monomodusú szál. A multimódusú szál esetében rengeteg fénysugár halad ide-oda verődve, különböző szögekben a szálban. A jelenleg kapható multimódusú optikai szálak 1 km-es távolságon 1300 nm hullámhossznál 500 Mbit/s-os, 850 nm hullámhossznál 160 Mbit/s-os átviteli sebességet érnek el. Amennyiben a szál átmérője éppen a fény hullámhosszával egyenlő, akkor a szál hullámőrzőként működik, s a fény visszaverődés nélkül egyenes vonalban terjed, és csak egy módus alakul ki. A monomódusú szálak meghajtása (drága) lézerdiódákat igényel, de ugyanakkor sokkal hatékonyabb, és alkalmasabb nagyobb távolságok áthidalására.
Az optikai kábelezés sebessége és zavartűrése a ma ismert legjobb adatátviteli megoldássá teszi. Ára igen magas, hiszen egy irányba megy a fény, ezért dupla annyi egyébként is drága kábelre van szükség, és emiatt elsősorban nagy távolságok áthidalására érdemes alkalmazni. Kis távolságra való alkalmazása is indokolt lehet bizonyos környezetben, például orvosi munkahelyeken, speciális gyártóhelyeken, ipari környezetben, energetikai létesítményekben, kutató laboratóriumokban, valamint nagysebességű rendszereknél. Az optikai kábel előnyei, hogy érzéketlen az elektromágneses zavarokra, nincs földpotenciál probléma, és nagy a sávszélessége, valamint erősítés nélkül igen nagy távolságra vihető el a jel vele. És még egy nagy előnye biztonságtechnikai szempontból, hogy nem hallgatható le. Az adat továbbításának sebességével nincs gond, csakhogy az adatokat rendezni kell bizonyos távolságonként. A kábelen keresztül folyó fényt, manapság még át kell alakítani elektron folyammá, hogy azt felerősítsék. A fotonról elektronná, majd elektronról vissza fotonná alakítás nagyon lelassítja a folyamatot. Napjainkban már létezik olyan erősítő, amely nélkülözi a lassú foton, elektron, foton átalakításokat. Ezáltal nemcsak hogy gyorsabb és olcsóbb lesz az optikai kábelek piaca, de egyszerre több frekvenciát is tudnak erősíteni. Ezek után szükségszerű, hogy minél több hullámhosszt tudjanak belepréselni egyetlen kábelbe. Ez az eljárás a DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing - sűrített hullámhossz többszörözés). A többszöröző technológiával a kábel kapacitása a hullámhosszok számával növekszik. Ezek közül egyetlen egy több adatot képes szállítani, mint régebben egyetlen kábel. Képesek vagyunk akár 160 frekvenciát egyszerre elküldeni. Így a befogadóképesség 400 Gbit/s-ra növekedhet. Ezzel a technológiával az optikai kábelt használó társaságoknak nem kell több kábelt lefektetniük, ha sávszélesség növekedést akarnak elérni. Sajnos a telekommunikációs hálózatokban A és B pont között nem egyetlen vonal fut. Ezért szükség van váltókra, amelyek elirányítják az adatokat a végállomás felé. Az IP (Internet Protokoll) megoldást használják jelenleg. Ebben az esetben az adatcsomagok rendelkeznek egy kézbesítési címmel, így a váltó könnyen leolvashatja ezeket. Ezt IP-címnek hívjuk. De ezek a váltók csak elektron folyamokat képesek kezelni. Ha azt akarjuk, hogy az adat A és B pont között minél kevesebb megszakítással, végig optikai kábelen fusson, meg kell oldani a hullámhosszok címzését. A gyors optikai kábelek által nyújtott lehetőséget egyelőre csak az Internet2 névre hallgató tömörülés használja ki. A nonprofit társaságot 1996-ban alakították az Internetet lassúnak találó amerikai egyetemek és kutatóintézetek, amelyek honlapjain számos, a jelenleg ismert világhálón aligha végrehajtható projekt szerepel. A tagok között több mint 170 egyetem található, amelyek az internetes adatátviteli sebesség növelését, illetve hatékonyságjavítását kutatják, együttesen évi 80 millió dolláros ráfordítással. A projektbe - egyenként egyszeri 30 millió dollár befizetésével - olyan, a világháló fejlődésében érdekelt vállalatok is beszálltak, mint a Microsoft szoftveróriás, az Internet kapcsolóelemeinek zömét gyártó Cisco Systems vagy a Nortel Networks.
5.3. Vezeték nélküli átviteli közegek Már az is nagy dolognak számít, hogy képesek vagyunk egy egyszerű kábel segítségével adatokat továbbítani, de az még nagyobb esemény, hogy ugyanezeket az adatokat akár elektromágneses hullámok által is elküldhetjük. A rádiófrekvencia kifejezés olyan tulajdonságú váltóáramra utal, amelyet ha antennába vezetünk, akkor elektromágneses tér keletkezik, amely alkalmas vezeték nélküli sugárzásra és\vagy
kommunikációra. Ezek a rezgésszámok az elektromágneses spektrum nagy részét lefedik kilenc kilohertztől, ami még az emberi hallásküszöbön belül van, egészen három gigahertzig. Rengeteg készülék hasznát veszi a rádiófrekvenciás térnek: vezeték nélküli telefonok, mobiltelefonok, műholdas sugárzórendszerek, CB rádiók. Magyarországon a rádióhullámon történő adatátvitel főképp a mobil szolgáltatókra korlátozódik. Eleinte szenzációnak számított a vezeték nélküli vonal, majd elterjedt a rövid szöveges üzenet, s most már akár képet is küldhetünk ugyanazon a készüléken. A vezeték nélküli átviteli mód az elektromágneses hullámokkal mutat szoros összefüggést. Ezt azért részletezem egy kicsit, mert ennek megértéséhez fel kell elevenítenünk fizikai tanulmányainkat. Az elektronok mozgásukkor elektromágneses hullámokat keltenek maguk körül, amelyek a szabad térben tovaterjednek. Ilyen hullámokat elsőként Heinrich Hertz német fizikus állított elő. Ezért róla kapta a mértékegységének nevét. Az elektromágneses hullám másodpercenkénti rezgésszáma a frekvencia. Ha egy elektronikus áramkörhöz megfelelő méretű antennát csatlakoztatunk, akkor az elektromágneses hullámokat szét lehet úgy szórni, hogy kicsivel arrébb venni lehessen őket. Az összes vezeték nélküli átviteli mód ezen az elven alapul. A vákuumban minden hullám a frekvenciájától függetlenül ugyanazzal a sebességgel terjed, ami a fénysebesség, amelynek értéke 3*108 m/s. A teljes elektromágneses spektrum öt fő hullámsávjai: röntgensugarak, gamma sugarak, ultraibolya sugarak, látható fény, infravörös sugarak, mikrohullámok és rádióhullámok. Ebben a sorrendben növekszik a hullámhossz és fordítottan arányos a frekvencia. A rádióhullám, a mikrohullám, az infravörös hullám és a látható fény a spektrumnak az a része, amely alkalmas információtovábbításra. Az ultraibolya, a röntgen- és a gamma sugarak a nagyobb frekvencia miatt még jobbak lennének az információtovábbításra, hiszen minél szélesebb a frekvenciatartomány, annál nagyobb az adatátviteli sebesség, de ezeket nehéz előállítani, és nem terjednek jól az épületekben és veszélyesek az élővilágra. Egyes adóegységek meghatározott sorrend szerint frekvenciáról frekvenciára ugrálnak, vagy az átvitelt szándékosan szétszórják valamilyen széles frekvenciasáv mentén. Ezt az eljárást szórt spektrumnak nevezik. Ez a technika különösen a hadseregben közkedvelt, mivel az ilyen adásokat igen nehéz fogni.
5.3.1. Infravörös átvitel Ezt az átviteli technikát kistávolságú adatátvitel során használják előszeretettel. A televíziók, videomagnók és hifik távirányítóiban infravörös adóegység található. Jellemzője, hogy viszonylag jól irányítható, olcsó és könnyen előállítható. Hátránya, hogy szilárd testeken nem képes áthatolni. Erre jó példa, hogy az egyik szobában lévő infravörös rendszer nem zavarja a szomszédos szobában lévő másik ilyen rendszert. Előnye viszont, hogy nincs szükség hivatalos engedélyeztetésre. Ez az átviteli technika jó eséllyel pályázhat egy épületen belüli vezeték nélküli lokális hálózatok átviteli rendszerének betöltött szerepére.
5.3.2. Rádiófrekvenciás átvitel A rádióhullámok egyszerűen előállíthatók, nagy távolságra jutnak el és könnyen áthatolnak az épületek falain. Érdemes tisztázni a rádióhullám fogalmát, mit is jelent. Olyan elektromágneses hullámok, amelyek úgy keletkeznek, hogy az antenna szabad elektronjait a változó elektromos
mező rezgése kényszeríti, gyorsítja. A kisugárzott hullámok frekvenciája széles tartományban mozoghat és a látható fény sebességével terjednek. A hullámok minden irányba terjednek, terjedési tulajdonságai viszont frekvenciafüggőek. Ez azt jelenti, hogy alacsony frekvencián a rádióhullámok minden akadályon áthatolnak, viszont teljesítményük a forrástól távolodva fokozatosan csökken. A nagyfrekvenciás rádióhullámok egyenes vonal mentén terjednek, és a tárgyakról visszaverődnek. A villamos motorok és más elektronikus berendezések minden frekvenciatartományban zavarják az átvitelt. A rövidhullámú rádióhullámok képesek áthatolni az ionoszférán - a földfelszín felett 100 és 500 km közötti magasságban található légréteg, amelyben elektromosan töltött részecskék mozognak - és így műholddal nagy távolságra lehet információkat továbbítani. Ezzel szemben a hosszúhullámok megtörnek, és visszaverődnek az ionoszférán, ezért a földfelszín közelében nagy távolságra is hordozzák az információt.
5.3.3. Mikrohullámú átvitel A mikrohullám az az elektromágneses spektrum, amely 3 GHz-től 300 GHz-ig terjed. Az adatátvitelben a nagyobb sávszélességet kívánó vezeték nélküli helyeken alkalmazzák. Az optikai kábelek megjelenése előtt évtizedeken keresztül ilyen mikrohullámú rendszerek jelentették a nagytávolságú távbeszélőrendszerek alapját. 100 MHz felett az elektromágneses hullámok egyenes vonal mentén terjednek, és jól fókuszálhatók. Viszont a földfelszín görbülete problémát jelent, ha az adótornyok túlságosan messze vannak egymástól, ezért meghatározott távolságonként ismétlőkre van szükség. Minél magasabbak az adótornyok, annál messzebbre lehetnek egymástól. Ez a technológia viszonylag olcsóbb lehet, mint 50 km-nyi fényvezető kábel lefektetése.
5.3.4. Műholdas átvitel, VSAT rendszer A világűrben lévő mikrohullámú ismétlőknek foghatjuk fel a távközlési műholdakat. A műhold alapvetően és eredendően kommunikációs eszköz, de arra is jó, hogy átjátszóállomásként vegye a Föld egyik pontjáról kiinduló rádióadást, felerősítse, majd adóként tovább sugározza a Földnek egy másik helyére. Ezen a felismerésen alapul a műholdas adattovábbítás, a műholdas műsorszórás és a műholdas telefonálás. A műhold, akárcsak az igazi, a Föld körül kering, időről időre visszatérve ugyanarra a helyre. Az út, amit megtesz, a pályája, amit az alakja, az a szög, amit az Egyenlítő síkjával bezár és a magassága jellemez. Ezeket a paramétereket aszerint választják meg, hogy mi a műhold feladata. A legtöbb mesterséges égitestet körpályára helyezik, de előfordul ellipszis alakú is. Az, hogy a műhold mennyi idő alatt kerüli meg a Földet, a repülési magasságtól függ, akárcsak az, hogy a Földnek mekkora része látható róla egyszerre. Attól függően, hogy milyen szöget zár be a műhold pályája az Egyenlítő síkjával, halad el a műhold az északi, illetve a déli félteke egyes részei fölött. Vannak pontosan az Egyenlítő fölött repülő műholdak is. Egy vagy több transzpondert tartalmaznak, amelyek a spektrumnak csak egy részét figyelik, felerősítik a vett jeleket, és a beérkező mikrohullámokkal való interferencia elkerülése érdekében más frekvencián adják újra azokat. Azért, hogy az antennákat - amelyek a műhold adását veszik - ne kelljen mozgatni, ezért az Egyenlítő fölött keringő műholdakat használják, amelyek sebessége megegyezik a Föld forgási sebességével. Az ún. geostacionárius (GEO) pályára állított műholdak a Földről állónak látszanak. A kibocsátott sugárnyaláb lehet akár földrészeket átfogó, és pár száz km átmérőjű is. A GEO műholdak a világűri közvetlen tévéadók és a nagy sávszélességű Internetsugárzók. Vannak
különféle megfigyelő műholdak - például kémholdak -, amelyek szintén geostacionárius pályán keringenek a Föld körül. Már néhány éve bevonták a műholdakat az internetelérési rendszerbe. A DirecPC és más rendszerek GEO műholdakról sugározzák a nagy sebességű adatcsomagokat az előfizetőnek, akitől egy közönséges modemes telefonos kapcsolaton keresztül jutnak el a kérések a központba, ahonnan fellövik a választ a műholdra. Az előfizető tehát ebben a rendszerben két internetes kapcsolatot tart fenn. Amikor keres valamit, a modemen keresztül elküldi a kérését az Internet szolgáltatónak, ahonnan az átkerül a műholdas szolgáltató honlapjára, s onnan a hálózati központba. A központ, miután összeállította a választ, fellövi a műholdra, amely kisugározza azt. A rendszerhez egy kis antennára, vevőegységre, különleges modemre és számítógépre van szükség. A műholdtól az előfizetőig vezető úton 4 Mbit/s átviteli sebesség érhető el. A VSAT rendszer egy speciális űrtávközlési rendszer, amelynél a földi pontok között műholdon keresztül létesül egy vagy kétirányú kapcsolat. Az angol elnevezés (Very Small Aperture Terminal) a felhasználóknál elhelyezett kisméretű antennákkal egybeépített egységekre, terminálokra utal. A távközlési műholdakat űrtávközlési szervezetek üzemeltetik, és tőlük lehet csatornakapacitást bérelni. A kisméretű földi terminálok az alábbi csoportokba sorolhatók: • •
Csak vételre szolgáló terminálok Adó-vevő terminálok
Csak vételre szolgáló terminálokkal felépített rendszerek műsor- vagy adatszórásra, ún. egyirányú összeköttetésre alkalmas rendszerek. Egy központi állomásból és csillagalakzatban elhelyezett vevőterminálokból állnak, a központ és a terminálok között műholdon keresztül létesül egyirányú kapcsolat. A központi állomásról kisugárzott jelet a műhold közvetítésével minden, a rendszerhez tartozó terminál egyidőben veszi. Adó-vevő terminálokkal kétirányú összeköttetéseket hozhatunk létre, elsősorban adatátvitel céljából. Az adatátviteli sebesség általában 64 Kbp/s vagy ennek egész számú többszöröse. A kapcsolat műholdon keresztül létesül a központi állomás és az egyes terminálok között, és csak ritkán két terminál között, ezért ez a rendszer is többnyire csillag felépítésű. A VSAT rendszerek előnyei: • • • • • • • • • •
kis méret flexibilis kiépítés könnyen beszerezhető könnyen telepíthető a rendszer minden pontja hozzáférhető nagysebességű, folyamatos átvitel megbízható összeköttetések alacsony hibaarány könnyen bővíthető a tarifa független az áthidalt távolságtól
A VSAT rendszerek az utóbbi években jelentek meg először az USA-ban, majd Európában is. Nemzetközi nagysebességű összeköttetés Magyarország és más ország között VSAT-tal létesíthető.
5.4. Analóg átvitel Az 1876-ban Alexander Graham Bell által feltalált telefonnak köszönhetjük, hogy percek alatt kapcsolatot tudunk létesíteni szinte bárkivel a világban. Manapság már mindennapi dolog a telefonálás. A világot behálózó telefonhálózat miatt lett a telefon az Internet alapja. A hangot csavart érpáras rézdróton keresztül továbbítják a központokba, ahonnan tovább ágazik a vonal. A rézdrót kiváló vezető, de ennek ellenére nem elég szilárd ahhoz, hogy a havat, a szelet vagy más időjárási viszontagságot hosszú éveken át átvészelje. Így 2-3 mm átmérőjű bronz- vagy vashuzal sodratra van szükség, hogy kiállja a szélsőséges időjárás próbáit. De nem csak az eső lehet akadály. A réz tulajdonságai miatt a vezeték nagyon érzékeny az elektromágneses viharokra, terekre és a villámokra is. A digitális technika robbanásszerű fejlődése erre a kérdésre is megoldást talált. Ennek a rendszernek a segítségével a régi, korszerűtlen, analóg telefonhálózatok is sikeresen felfejlődtek a mai, magas követelményszintre. A számítástechnika fejlődésével szükségszerűvé vált, hogy "telefonos" kapcsolat létesüljön számítógépek között. A gépek korszerűsödése mellett a modemek sebessége is rohamosan nőtt. De ezt a követelményt a telefonhálózat már nem tudta teljesíteni. A rézdrót kiváló tulajdonságai miatt vált be oly sikeresen a tájékoztatás továbbításában. Bár a drótok még bírnák a terhelést 56.6 kbps fölött is egészen 2 Mbps sebességig, de ehhez már egy külön előfizetői vonal szükséges. Az előfizetői vonal segítségével nem zavar a többiek "beszéde", mert a vonal dedikált, azaz közvetlenül kapcsolódunk a telefonközpontunkhoz. Az előfizetői vonal, más néven előfizetői hurok gyorsabb, ugyanakkor drágább, mint egy hagyományos telefonvonal. Ekkor azonban közbeszól a távolság. Nem mindegy milyen messze vagyunk a telefonközponttól, mert ahogy távolodunk tőle, annál rosszabb a minősége az átvitt adatnak a hurkon. A telefonos internetezéssel az a baj, hogy közbe minket nem tudnak hívni, mert foglaljuk a vonalat. A telefonos csatlakozás a lassú sebesség ellenére még mindig nagyon drága nálunk a többi európai országhoz képest. Ezért az internetezés főként az éjszakai órákra korlátozódik otthon, de az egyetemeken, munkahelyen napközben is nyílik rá lehetőség. Igaz ugyan, hogy a többi hálózati lehetőséghez képest még mindig ez a legolcsóbb. Érdemes tisztázni két fogalmat, hogy mit is értünk a bérelt vonalú és a kapcsolt vonalú összeköttetés között. A bérelt vonalú összeköttetést ott alkalmazzák, ahol fontos az állandó kapcsolat. Sebessége a kiépítésnél meghatározott sávszélesség függvénye. Fenntartási költsége az adatátviteltől független, állandó. Ezzel szemben a kapcsolt vonali összeköttetés, amely a telefonvonalon modemen keresztül létesített adatátvitel, egyszerűbb. Mivel a kapcsolat normál telefonvonalon történik, az adatátvitel sebessége lassú, mert a modemtől és a vonal minőségétől függ.
5.4.1. Mobil rádiótelefonok A celluláris rádiótelefon struktúrája a rendszerhez tartozó földrajzi területet cellákra osztja. A cellákon belül bázisállomásnak nevezett központi rádióállomás tartja a kapcsolatot egyrészt a rádiócsatornán keresztül a mozgó előfizetői állomással, másrészt vezetékesen a "mobil" kapcsoló központtal, amelyen keresztül összeköttetésben áll a hagyományos, nyilvános kapcsolt távbeszélő hálózattal.
A rádiótelefon-rendszerrel szembeni további elvárás az, hogy kezelése ne sokkal különbözzön a vezetékes hálózatnál megszokottól. Ily módon a szokásos telefonfunkciók szinte mindegyike létezik a celluláris hálózatban, ám ezen kívül néhány speciális lehetőség is rendelkezésre áll: • • • • •
Hívásátirányítás Prioritásos hívások lehetősége Hívószámok tárolása A hívások díjának kijelzése Rövidített hívószámok alkalmazása
Manapság már nemcsak a megszokott csatornákon át (televízió, rádió, újságok) érkezik az adat felénk. Az új közeg az Internet is megjelent. A fejlett technológiával rendelkező országokban sorra jelentek meg a mobil rádiótelefon szolgáltatások. Európa mobil távközlési infrastruktúrájának egyik legújabb és legkorszerűbb telekommunikációs hálózata a GSM rendszer. A GSM (Global System for Mobile Communications) egy páneurópai celluláris digitális mobil rádiótelefon szolgáltatás. A GSM rendszer rövid idő alatt kinőtte Európát, és a "global" jelzőnek megfelelően az egész világra kiterjedő, világméretű hálózat lett. A mobilszolgáltatások legfontosabb fejlődési mérföldkövei napjainkban a mobil Internet és WAP technológia, valamint a GPRS (General Packet Radio Service - általános csomagkapcsolt rádiós átvitel) és a harmadik generációs UMTS technológia megjelenéséhez, illetve fejlődéséhez köthetők. Komolyabb változás azonban csak a szélessávú technológiák (elsősorban az UMTS-rendszerek) megjelenése után várható. A WAP (Wireless Application Protocol - vezeték nélküli protokoll) alkalmazásai során - a telefonbeszélgetésen túl - írásos, képes, szöveges, de akár mozgóképes információkhoz is hozzájuthatunk. A technológia kifejlesztésére azért volt szükség, mert a telefonok kijelzői "butábbak", mint egy számítógép-monitor, és mert a GSM rendszerek sávszélessége kicsi. Így a klasszikus internetes adatátvitelre nem képes. Az UMTS (Universal Mobile Telecommunication System - Általános Mobil Telekommunikációs Rendszer) harmadik generációs, nagyobb sávszélességű mobilkommunikációs technológia, amelyen már nemcsak hang és szöveg, de akár valós idejű mozgóképek is továbbíthatók maximum 2 Mbps sávszélességen. A jelenlegi GSM rendszerek sávszélessége 9,6-14,4 Kbps, ami mintegy negyede a hagyományos vezetékes sávszélességnek és 200-szor kisebb az UMTS nyújtotta adatátviteli sebességnél. A jövő telefonjai ezért igazi, zsebben hordható kommunikációs központok lesznek, melyek nagy, színes képernyőjén barangolhatunk a világhálón, videotelefonálhatunk, e-mailt írhatunk, cseveghetünk, SMS-t küldhetünk A jövõben az internetes vásárlások nagy részét nem kell számítógépről intézni, hanem elég lesz egy mobiltelefon, hiszen a kiválasztott terméket a masina kártyaleolvasójába helyezve azonnal kifizethetjük. Eszerint a kommunikáció legfőbb csatornái a vezeték nélküli UMTS hálózatok lesznek.
5.4.2. Modemek A modem a modulátor/demodulátor szavak rövidítése. Egy olyan eszköz, amely a számítógépek digitális jeleit analóg jelekké alakítja (moduláció), és ezeket már tovább lehet küldeni a
telefonvonalon keresztül. A fogadó modem visszaalakítja az analóg jeleket digitálissá (demoduláció), így ezekkel a számítógép már dolgozni tud. Alapvetően két fajtája létezik: a belső modem, amely a házon belül helyezkedik el és a külső modem. A belső modem egy kártya, amit beépítenek a gépbe, nincs külön áramforrás, csatlakozó. Ez a típus a jelátalakítás számításainak egy részét átadja a processzornak, ami némileg lelassítja a működést. A modemek másik csoportosítása a teljes hardveres és szoftveres modem. A soros porthoz csatlakozó modemek általában teljes hardveresek. Ezek mindenféle vonalminőséggel és operációs rendszerrel elboldogulnak, mivel a bennük található DSP (digitális jelfeldolgozó) chip segítségével dolgozzák fel a jeleket. Emiatt nagyon megbízhatóak. A hátrányuk viszont az, hogy külső áramforrás kell hozzá, így túl sok kábel lóg mindenfelé és nehéz frissíteni őket. A modemek sebességét többnyire bps vagy Kbps-ben mérik. Az átviteli sebesség vagy a modem sebessége a másodpercenként átvitt bitek számával (bps), a másodpercenkénti átvitt karakterek számával (cps), a percenként átvitt szavak számával (wmp) adható meg. A gyorsaság tekintetében a modemek lehetnek 28,8 Kbps, 33,6 Kbps és az újak már 56 Kbps sebességgel rendelkeznek.
5.5. Digitális átvitel 5.5.1. ISDN Az ISDN (Integrated Services Digital Networks / Integrált Szolgáltatású Digitális Hálózat) a felhasználó számára lehetővé teszi, hogy egy vagy több digitális összeköttetésen keresztül nagy sebességű és kiváló minőségű hang-, adat-, szöveg- és képinformációk bármiféle kombinációját küldje, fogadja és vezérelje ugyanolyan könnyen és egyszerűen, amint az a távbeszélő-szolgáltatás esetében történik. Az ISDN megjelenésével a szolgáltatások egyetlen hálózatba integrálhatók, így a felhasználónak csak egy hálózathoz kell csatlakoznia. Az ISDN a végponttól végpontig digitalizálja a hálózatot. A legtöbb telefonhálózat manapság már digitális, csak a helyi központ és az ügyfél telefonkagylója közötti szakasz nem. Az ISDN ezt a szakaszt digitalizálja, így a hálózat teljes egésze gyorsabb és jobb minőségű információátvitelt eredményez. A hálózat digitalizálása már önmagában is javítja az átvitel minőségét, és csökkenti a fenntartási költségeket, mivel a binárisan kódolt információt könnyebb zavarmentesen átvinni, tárolni, feldolgozni és kapcsolni a digitális eszközökkel, mint a beszédjeleket analóg formában. Legfontosabb előnye, hogy egy hálózaton belül nyújtja a legfontosabb távközlési szolgáltatásokat, ezáltal az átviteli minőség jelentősen javul. Ez a szöveg, ill. adattovábbítás esetén a hagyományos hálózatokhoz képest alacsonyabb hibaarányban mutatkozik meg. A hagyományos hálózatokhoz képest több szolgáltatást nyújt, ugyanakkor a havi előfizetési díjat csak egy hálózatra kell kifizetni. A kommunikáció díjai is alacsonyabbak, mivel az egyes szolgálatok igénybevétele lényegesen rövidebb időt vesz igénybe. Mivel az ISDN több csatornán teszi lehetővé a kommunikációt, előnye, hogy adatátvitel, Internetezés közben is lehet például telefonálni. Az ISDN alapszolgáltatása egy pár rézdróton két 64 Kbps sebességű "B" csatornát és egy 16 Kbps sebességű "D" csatornát használ. A B csatornákon keresztül bonyolódik le az adat és hangátvitel, amíg a D csatorna az irányító jelek továbbítását végzi, és itt történik a hangátviteli jelek továbbítása, fogadása (pl.: hívásvárakoztatás, konferenciabeszélgetés, hívásazonosítás). Az analóg modemmel
ellentétben, ami átalakítja a digitális jeleket audiofrekvenciákká, az ISDN csak digitális jelekkel foglakozik. Továbbra is lehet használni analóg telefonkészülékeket és faxokat, de ezek jeleit egy ISDN modem átalakítja digitálissá. Mivel az ISDN "D" csatornája közvetlen kapcsolódik a telefonközpont SS7-es kapcsolóhálózatához, ezért sokkal gyorsabban jönnek létre a kapcsolások, mint hagyományos telefonon keresztül. Az SS7 (Signaling System 7) protokollt a telefonközpontokban használják. Az SS7 telefonhálózat építi fel és bontja le a telefonhívásokat, kezeli a továbbítást. Támogatja a modern telekommunikációban használt szolgáltatásokat, mint zöld szám, kék szám, hívástovábbítás és hívásazonosítás. Ezen felül nem foglalja a vonalat, amíg a kapcsolat létre nem jön. Két fajta csatlakozási mód létezik: az alapcsatlakozás (ISDN2) és a primercsatlakozás (ISDN30). 5.5.1.1. Alapcsatlakozás Az alapcsatlakozás a fent leírt alapszolgáltatásnak felel meg. Az alapcsatlakozás használata lehetőséget ad jó minőségű telefonbeszélgetésre, és a hagyományos faxoláshoz képest 5-6-szoros sebességű kiváló minőségű dokumentumtovábbításra. Ugyancsak megvalósítható a számítógépes adatállományok továbbítása 64/128 kbit/s sebességgel, továbbá a képtelefonálás és a videokonferencia. Az ISDN hálózatvégződtető egysége az NT (Network Termination), amely a végberendezések (egy kommunikációs hálózaton vagy egy alközponton üzemeltethető pl. a telefon, a faxberendezés, az üzenetrögzítő stb.) csatlakoztatását teszi lehetővé. Háromféle alapcsatlakoztatást kínál: ISDN2, ISDN2+ és az ISDN NET, amelyek alapvetően az NT-n található interfészek számában és típusában különböznek egymástól. Az ISDN2 esetében az NT két ISDN csatlakozóaljzattal rendelkezik, amely egy vagy két ISDN eszköz közvetlen csatlakoztatását teszi lehetővé. Az ISDN2+ esetében a hálózatvégződtető egység a két ISDN csatlakozóaljzaton felül két analóg eszköz közvetlen csatlakoztatására szolgáló aljzattal is rendelkezik. Az ISDN NET tartalmaz a fentieken kívül még a személyi számítógépek közvetlen csatlakoztatására alkalmas RS 232 interfészt is. Ez az interfész lehetővé teszi az Internet elérést ISDN PC kártya ill. modem nélkül. Amennyiben kettőnél több ISDN végberendezést kíván a felhasználó csatlakoztatni, vagy más helyiségekben is kíván végberendezéseket elhelyezni, akkor plusz ISDN aljzatokkal ellátott belső hálózat, ún. S0-busz kiépítésére van szükség. Az S0-busz alkotja az NT meghosszabbítását az ISDN-csatlakozóaljzatok felé. Mivel a busz nem rendelkezik erősítőelemmel, korlátozott a rá csatlakozó ISDN-végberendezések vezetékhossza és száma. Egy S0-buszra legfeljebb 12 ISDN-csatlakozóaljzat kapcsolható, maximum 8 ISDNvégberendezéssel. Az S0-busz maximális hossza kb.: 200-300 m lehet, speciális kiépítésben 8001000 m. Az ISDN2 csatlakozás pont - multipont és pont - pont, míg az ISDN2+ és az ISDN NET csak pont - multipont konfigurációjú lehet. Pont - multipont konfiguráció esetén több végberendezés csatlakoztatható közvetlenül ill. egy S0-busszal az NT-n keresztül az ISDN hálózathoz. 5.5.1.2. Primercsatlakozás A primercsatlakozás (ISDN30) 30 darab 64 kbit/s sebességű felhasználói (B) csatornát és egy 64 kbit/s sebességű jelzésátviteli (D) csatornát foglal magában, amely fizikailag két rézpáron valósul meg. A primer hozzáférés főleg a jelentős kommunikációs forgalmú, nagy ISDN alközponttal rendelkező vállalatok számára biztosít előnyös megoldást. Primercsatlakozásnál csak pont - pont konfiguráció lehet.
Az ISDN-hálózat eltérően a telefonhálózattól egy csatlakozáson több hívószámot is meg tud különböztetni. Ez azért lehetséges, mert a hívószám nem a végberendezést azonosítja, csak a szolgáltatás-hozzáférési pontot. Az ISDN végberendezések felprogramozhatók a hívószám(ok)ra. A routing gondoskodik arról, hogy a bejövő hívások automatikusan megfelelő végberendezésre legyenek kapcsolva. Ez azt jelenti, hogy a telefonról érkező hívást csak a telefon, a faxhívást csak a faxkészülék, az adattovábbító hívásokat csak az adatfeldolgozó készülék fogadja. A legfontosabb alap- és kiegészítő szolgáltatások: • • • • • • • • • •
Két teljesen független kommunikációs csatorna áll rendelkezésre, amelyek egyidejűleg használhatók. Többszörös előfizetői hívószám Hívószám azonosítás Kapcsolt szám azonosítása Hívószámra vonatkozó hívásátirányítás Hívásvárakoztatás Hívástartás Díjazási információk közlése hívásbontáskor Díjazási információk közlése hívás közben Hívásrészletezés
Szükséges még megemlítenünk a terminál adaptereket, amelyek az ISDN szolgáltatás adatátviteli és/vagy analóg szolgáltatásait teszik elérhetővé elsősorban személyi számítógépes környezetben. A terminál adapterek lehetnek PC kártyák vagy önálló külső készülékek. A legegyszerűbb és legolcsóbb ISDN eszközök a passzív ISDN kártyák. Ezek a kártyák csupán a PC ISDN vonali illesztését végzik el, és a meglehetősen bonyolult csatornakódolást és kezelést magára a számítógépre bízzák. A másik csoportot az aktív kártyák alkotják. Ezeken már saját memória és processzor is található, tehát jóval több feladatot tudnak saját maguk megoldani, mint a passzív kártyák.
5.5.2. ATM Az ATM az aszinkron átviteli mód angol megfelelőjének (Asynchronous Transfer Mode) kezdőbetűiből képzett mozaikszó. A számítógép-hálózatokkal, az adatkommunikációval foglalkozó szakmai folyóiratok kulcstechnológiaként, korlátlan átviteli sávszélességet nyújtó technológiaként emlegetik. A jövő telekommunikációjában a jelenlegi adatátvitelen túl olyan új szolgáltatásokra is igény jelentkezik, mint amilyen a képtelefon, videokönyvtár, multimédiaanyagok hálózati terjesztése és nagy sebességű adatátvitel. Annak ellenére, hogy a szolgáltatások nem egyforma sebességű adatátvitelt kívánnak, célul tűzték ki, hogy egységes, integrált szolgáltatásokat nyújtó digitális hálózatot (ISDN) hozzanak létre. Az egyre növekvő igények kielégítéséhez, a szélessávú integrált szolgáltatásokat nyújtó digitális hálózat (BISDN) megvalósításához új adatátviteli módot kellett kifejleszteni Az ATM olyan nemzetközileg szabványosított multiplexelési és kapcsolási technológia, amely a felhasználók számára a jövőben akár gigabit/másodperc nagyságrendbe tartozó áteresztőképességű
hálózat megvalósítását teszi lehetővé. Fizikai szintű, mind a helyi, mind a nagy távolságú hálózatoknál alkalmazható technológia. Az aszinkron átviteli módot gyors csomagkapcsolásnak is nevezik, mert a kevesebb hálózati feladatnak köszönhetően a szokásos csomagkapcsolási rendszereknél sokkal gyorsabb működésre képes. Aszinkron, mert nincs szüksége arra, hogy az információküldő és -fogadó számítógép órái szinkronban működjenek. Az ezen az átviteli technikán alapuló hálózatot nem fogják sújtani más átviteli módok fogyatékosságai. Ezen átviteli technika jellemzői: 1. Összeköttetés alapú (connection oriented) üzemmódban működik Mielőtt a hálózat egy terminálja információt küldene, egy logikai kapcsolatfelépítési fázis a szükséges erőforrásokat lefoglalja. Ha nem állnak rendelkezésre, a rendszer a kapcsolatfelvételi kérelmet elutasítja. Az információátvitel befejeztével az erőforrásokat újból felszabadítja. Ez az összeköttetés alapú működési mód minimális csomagveszteséget és így maximális minőséget garantál. 2. Adatkapcsolati szinten nincs hibavédelem vagy forgalomirányítás Ha a felhasználó és a hálózat vagy a hálózati csomópontok közti kapcsolatban az adattovábbítás közben hiba keletkezik, vagy pillanatnyi túlterhelés miatt adatcsomagvesztés következik be, nem történik hibajavítás. A nagyon jó minőségű hálózati kapcsolatok miatt olyan kevés a hiba, hogy ez elhanyagolhatóvá teszi a hibavédelmet. Az egyetlen megelőző típusú védelmet az ATM azzal szolgáltatja, hogy a kapcsolatfelépítési fázisban ellenőrzi, vajon elég erőforrás áll-e rendelkezésre. 3. A fejrészben foglalt hálózati feladatok minimálisak. A hálózati gyorsaság garantálása érdekében az ATM fejrésznek csak nagyon korlátozott funkciója van. Fő feladata a virtuális kapcsolat azonosítása (a hívásfelépítéskor választott azonosítóval) és minden adatcsomag számára megfelelő útvonalválasztás garantálása. A fejrészben bekövetkező hiba téves útvonalválasztást eredményez. Az ebből származó hibatöbbszöröződés csökkentésére a fejrész bitjein elvégzendő hibaészlelési és/vagy javítási eljárásokat terveztek. A fejrészben foglalt feladatok csökkentésének köszönhetően az ATM csomópontokban a fejrészfeldolgozása egyszerű és nagyon gyors (150-600 Mbit/s). 4. Az információmező viszonylag rövid Mivel a rögzített hosszúságú csomagok kisebb hálózati késleltetést és egyszerűbb kapcsolást eredményeznek, valamint lehetővé teszik bármilyen szolgáltatás továbbítását, az ATM "celláknak" nevezett rögzített hosszúságú csomagokat használ (48 byte-os hasznos adatot plusz egy 5 byte-os fejrészt). Összehasonlításképpen: a ma használatos adatcsomagok átlagosan 250 byte hosszúak. De a kisméretű, rögzített hosszúságú adatcellák alkalmassá teszik az ATM hálózatokat a különböző típusú kevert adatforgalom (hang, videokép és más adat) problémamentes továbbítására. 5. Rugalmasan alkalmazkodó, a jövő változó követelményeinek is megfelel. Hatékonyan kihasználja a rendelkezésre álló erőforrásokat. Minden szolgáltatás osztozik a hálózat minden rendelkezésre álló erőforrásán, így megvalósul az erőforrások optimális elosztása. 6. Alkalmazásával létrehozható egy univerzális hálózat. A jövőben lehetővé válik a ma még elkülönített hang-, videokép- és adattovábbító hálózatok forgalmának egyesítése, ami biztosítani fogja a különböző rendszerek közötti kompatibilitást is. Mivel a különböző szolgáltatások mind egyetlen univerzális hálózaton keresztül nyújthatók, ennek az egy hálózatnak a tervezése, megvalósítása, menedzselése és karbantartása könnyebb, megbízhatóbb és valószínűleg olcsóbb, mint a jelenleg alkalmazottaké.
5.5.3. FDDI A Fiber Distributed Data Interface (FDDI) eredetileg az ANSI szabványa volt, amelyet az 1980-as évek közepén dolgozott ki, később az ISO is átvette. Ez volt az első a 10 Mbit/s sebességnél jelentősen gyorsabb LAN megoldás a maga 100 Mbit/s sebességével. A Token Ring-hez hasonlóan gyűrű topológiára épül, de az átviteli közeg üvegszál és a gyűrű egy öngyógyító kettős gyűrű. Létezik koaxiális kábelen, azonos protokoll szerint és sebességgel működő változata, ez a CDDI (Copper Distributed Data Interface). 1994-ben az ANSI elfogadta a CDDI árnyékolt és árnyékolatlan sodrott érpárak feletti változatát is. Az FDDI kétféle forgalmat támogat. Az aszinkron forgalom hasonló a hagyományos számítógépes forgalomhoz, az izokron (egyidejű) forgalom pedig kötött időzítésű, fix sávszélességű. A sávszélesség egy igény szerinti részét a hálózat lefoglalja az izokron forgalom számára, melyet szétoszt az izokron sávszélességet igénylő állomások között. Az aszinkron forgalomban pedig a hagyományos token-adogatásos módszerrel történik az adási jog szétosztása, 8 szintű prioritásos rendszerben. Az elosztott algoritmus kizárhat állomásokat az adás jogából, ha nincs izokron forgalmuk és túl kicsi az aszinkron prioritásuk. Az FDDI-ben létezik a korlátozott token, amit csak az az állomás vehet, aki az utolsó keretet vette. Így lehetőség nyílik gyors viszontválasz adására. A Token Ringhez hasonlóan az FDDI is számos biztonsági funkciót tartalmaz. Kábelszakadás esetén a hibás szakasz szélein a dupla gyűrű összezáródik, egy szimpla gyűrűt alkotván, melyen tovább folyhat a kommunikáció. További kábelszakadások a hálózat darabokra esését okozzák, a darabok azonban tovább működhetnek. (Ez az öngyógyító gyűrű lényege.)
5.5.4. Egyéb átviteli technológiák: kábeltelevíziós Internet, ADSL Az analóg telefon, az ISDN és a bérelt vonal mellett egyre inkább teret hódít a kábeltelevízió. A kábeltévés internetezéshez nincs másra szükség, mint kábeltévé előfizetésre, egy megfelelő számítógépre és hálózati kártyára. Előnyei más átviteli technikával szemben: • • •
Nagy adatátviteli sebességet biztosít a járulékos telefonköltségek megszűnése mellett. Állandó és folyamatos hozzáférést biztosít a nap 24 órájában, forgalom- és időkorlátozás nélkül. Telefonvonalat nem vesz igénybe.
Jelenleg hazánkban az Axelero, a TiszaNet, a TvNet és a UPC szolgáltatók nyújtanak kábelhálózaton keresztül elérhető Internet hozzáférést. Az ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line=aszimmetrikus digitális előfizetői vonal) Internet-hozzáférés a közeljövőben egyre inkább kiszoríthatja a telefonos Internetet. A réz érpáras telefonhálózatokra alapuló technika jóval nagyobb, 6-10-szeres letöltési sebességet és alacsony átalánydíjt tesz lehetővé a sokat Internetező otthoni felhasználók részére. A hálózatból nem is használ egyebet, csak a réz érpárt és további két csatornát; az egyiket adatfeltöltésre, a másikat adatletöltésre. Ez a két csatorna nem egyforma sávszélességű, vagyis aszimmetrikus, hiszen a felhasználók gyakrabban töltenek le adatokat, mint fel. A felhasználó és a
központ oldalán egy-egy szűrő különíti el a beszéd- és adatforgalmat. A felhasználó oldalán a szűrőn kívül kell még egy speciális DSL-modemet felszerelni. Végezetül a különböző átviteli technológiákat hasonlítom össze.
17. ábra: Átviteli módszerek összehasonlítása
6. Ethernet hálózat Az Ethernet napjaink legelterjedtebb adatkapcsolati szintű technológiája. Rendkívül elterjedt helyi hálózati technika, amely 10 Mbit/s névleges átviteli sebességet biztosít koaxiális árnyékolt kábelen. Az Ethernet jelzőt sokan általánosságban az összes CSMA/CD alapú eljárás megnevezésére használják. Az Ethernet az OSI hivatkozási modell két legalsó rétegét kielégítő protokoll gyűjtemény. Az Ethernetet a Xerox fejlesztette ki 1970-es években. Alapjául szolgált az IEEE 802.3 szabványnak, melyet először 1980-ban adtak ki. Ezután az Ethernet-II, a 10 Mbit/s-os szabvány, ami nagyjából kompatibilis az IEEE 802.3-mal. Kezdetben sín elrendezésű, alapsávon működő üzenetszórásos hálózat volt, szemben a mai csillagtopológiájú Ethernettel. Üzenetszórásos jellege a sín topológiából adódott, mivel minden állomás egy kábelre volt felfűzve. A hálózaton zajló forgalmat mindenki hallotta. Üzenetszórásos kábeleknél egyik fő kérdés, hogy az egyes állomások hogyan szerzik meg a kábel használati jogát. Itt nem szeretnék újból kitérni a lehetséges módozatokra, hiszen a 4. fejezetben elég részletesen lehet olvasni erről. Az Ethernet elemei szegmensek. A nagyobb távolság áthidalható, ha több szegmens kialakítására kerül sor. A szerverben ilyenkor szegmensenként külön hálózati kártya szükséges. Az Ethernet hálózat különféle átviteli megoldásait tekintve igen zavaros a helyzet. Megpróbálom egyszerűen és lényegretörően a különböző átviteli technikákat ismertetni. A klasszikus Ethernet hálózatnál az időközben jelentőségét vesztett 10Base5 vastag koaxkábelt alkalmazták. A kábel nem közvetlenül a hálózati kártyához csatlakozott, hanem minden számítógép csatlakozása esetén közbe kellett iktatni egy egységet. Ez az első Ethernet-szabvány a maga 10 Mbit/s-os sebességével igen gyorsnak számított. A zavarás elleni kimagasló védelme és a szegmensek akár 500 méteres hosszúsága lehetővé tette, hogy nagy kiterjedésű hálózatokat is létesítsenek ezzel a technológiával. Alacsony költségének és egyszerű telepítésének köszönhetően még ma is alkalmazzák a vékony koaxiális kábelt (10Base2) az Ethernet hálózatokban. Ezek a kábelek jóval vékonyabban és könnyebben kezelhetőek az 50 ohmos ellenállásuknak köszönhetően. Ezzel a kábellel vannak összekapcsolva a számítógépeken lévő hálózati kártyák, amelyekhez a kábel BNC csatlakozókkal vagy T-elosztókkal csatlakozik. Egy szegmens hossza a 185 métert nem haladhatja meg. A 10Base2 10 Mbit/s maximális adatátvitelt kínál. Hátránya viszont, hogy rendkívül megbízhatatlan. Kábelhibánál az egész hálózat működésképtelenné válik. Az igazán modern és megbízható változat a 10BaseT. Ez az Ethernet hálózat 8 eres csavart (erre utal a T betű, twisted = sodrott) érpárt használ a kapcsolatok kiépítésénél. A 10Base2 és 10Base5 busz topológiájával szemben a 10BaseT esetében a gépek fa vagy csillag alakban vannak elrendezve. Ez azt jelenti, hogy minden gépet külön kábel köt össze egy központ elosztóval, hubbal. A kábel végein RJ45-ös csatlakozók találhatók. A hub-ok használatával a hálózat kábelezési rendszere könnyebben áttekinthető. A legnagyobb kábelhossz az UTP esetében a 100 méter, az árnyékolt STP kábeleknél 500 méter.
Az Ethernet újabban üvegszálas kábelen (10 BaseF) is működik, ami nem annyira a sebesség miatt, mint inkább a nagyobb távolság miatt figyelemreméltó. Így a hálózat központjától néhány km távolságra levő egységeket is 1 üvegszálas szegmens közbeiktatásával könnyedén bekapcsolhatjuk a forgalomba. A kapható kábelek kültéri vagy beltéri kivitelűek: 4; 6; 8; 10 vagy 12 eresek. A szabvány szerinti maximális hossz 2 km, de a szokásos hálózati eszközök az 1-2,5 km tartományban szórnak. Bonyolult és drága szerelhetosége miatt csak hosszabbító szegmensként használatos. Jellegénél fogva teljesen érzéketlen az elektromágneses jelekre, és meglehetősen nagy sebességű (100-1000 Mbit/s). A növekvő igények elindították az Ethernet hálózat továbbfejlesztését. Ennek egyik állomása a Fast Ethernet, ami mindent érintetlenül hagy, csak a szegmensek mérete csökken a tizedére és az átviteli sebesség a tízszeresére. Míg a 10BaseT megelégszik az UTP-3 kábelekkel, a 100BaseT csak a jó minőségű UTP-5 kábelekkel működik. Lassanként tért hódít a legújabb Ethernet szabvány. A Gigabit Ethernet (1000BaseT) egyenes folytatása a korábbi 10 és 100 Mbit/s sebességű 802.3 szabványoknak. Miközben 1000 Mbit/s (1Gbit) nyers adatátviteli sebességet nyújt, teljes kompatibilitást biztosít a korábbi eszközökkel. Ez lehetővé teszi több különféle adatátviteli közeg alkalmazását. Többmódusú üvegszál használatával maximálisan 550 m-es átviteli utat nyerünk, míg egymódusú üvegszállal az áthidalható távolság 3 km-re növekedhet. Nagy az igény arra, hogy a 100BaseT rendszerben megszokott 100 m-es UTP kábel a gigabites tartományban is felhasználható legyen. Az Ethernet hálózat az adatokat, a továbbítandó információt csomagokra, ún. keretekre bontja. Ezeket a kereteket továbbítja a kábelen. A keret az adatbájtok mellett a szükséges kísérő információkat is tartalmazza. Minden Ethernet keretnek minimálisan 64 byte hosszúnak kell lennie, és minden állomás a hálózaton egy egyedi 48 bites címet azonosít. Minden Ethernet csomagnak egy 14 oktettes fejléce van, amely a forrás- és a célgép címét, valamint egy típuskódot tartalmaz. A hálózaton lévő gépek csak az olyan csomagokat figyelik, amelynek célmezőjében a saját Ethernet címüket találják. Egy adott IP-cím esetén az Ethernet címet egy protokoll, az ARP határozza meg. Ennek működéséről a 7.1.2.1. fejezetben olvasható. Jelenleg a legtöbb hálózat fizikai és adatkapcsolati szinten Ethernet kártyákat használ. Valamennyi helyi hálózat típus közül az Ethernet a legnépszerűbb. Sokoldalúsága, hogy különböző hálózati protokollokat is megenged.
7. Hálózatok 7.1. A TCP/IP protokoll és az Internet Az Internet és szolgáltatásai napjainkban olyan mértékű számítástechnikai, tudományos, sőt társadalmi átalakulást hordoz, amelyre érdemes részletesebben is kitérni. Azáltal, hogy a számítógép egyre több ember életébe lép be, egy új korszaknak, újfajta társadalmi rendnek tekintünk elébe. A globális számítógépes hálózat kialakulása azonban egy olyan forradalom, amely jelentőségében az ipari forradalomhoz hasonlítható. Az emberi élet többé már nem lesz olyan, mint korábban, a hálózat mindennapi társunkká, életünk szerves, nélkülözhetetlen részévé válik, ugyanúgy, mint a bennünket körülvevő gépek. A globális számítógépes hálózathoz kapcsolódó emberek szabadon, és szinte azonnal juthatnak hozzá információkhoz, és ennek következményeként egy információs társadalom képe kezd kibontakozni. Amint már a második fejezetben olvasható, az Internet kialakulásához nagymértékben hozzájárult az Amerikai Védelmi Minisztérium egyik kutatási projectje, melynek célja egy nehezen
megsemmisítheto, katonai célú számítógépes hálózat létrehozása volt. E kutatás során kifejlesztettek egy csomagkapcsolt hálózati protokollt, amely felépítésével biztosítani tudta a megfogalmazott követelmények teljesítését. Késobb ebből a hálózatból fejlodött ki a mai Internet. Napjainkra a hálózat az egész világot átszövi, megváltoztatja az emberek életét, jelentosége napról napra no és ezért igen fontos az alapját képezo technológia megismerése és megértése. Maga az internet (kis i kezdőbetűvel) több, egymással összekapcsolt hálózatot jelent, az Internet (nagy I kezdőbetűvel) a hálózatoknak a világon a legnagyobb és legismertebb hálózata. Érdemes még tisztázni a Web fogalmát is, hiszen csaknem szinonímaként használják az Internettel kapcsolatban. A Web nem egyidős az Internettel. Amíg az Internet az 1960-as években keletkezett, a Web megszületése 1989-re tehető. Megalkotója Tim Berners-Lee, aki a genfi székhelyű CERNnél (Európai Részecskegyorsító Intézet) dolgozott. Célja az volt, hogy az egymástól földrajzilag távollevő kutatók számítógépes hálózaton keresztül összekapcsolhassanak egymással dokumentumokat, és így értesülhessenek egymás újabb kutatási eredményeiről. A World Wide Web (világháló) egymással hypertext technikával összekapcsolt dokumentumok millióit jelenti, amelyek a világ különböző részein lévő számítógépeken találhatók. A világ óriási elektronikus információtáraként értelmezhető. Az Internet az az eszköz, amely lehetővé teszi, hogy a világ különböző részein lévő számítógépek kommunikáljanak egymással, azaz a Web az Internetet használja a kommunikáció alapjául. Amikor böngészővel megnézünk egy Web dokumentumot, akkor az az Interneten keresztül jön. Azaz, az Internet lényegében egy szállító mechanizmus, magát a dokumentumot a Web "szolgáltatja". Amint már a 4. fejezetben tárgyaltam, az ISO/OSI referenciamodell hét funkcionális szintet határozott meg a hálózatok kialakításához. Az OSI modell csak útmutató, és ettől el lehet térni a hálózatok felépítésénél. Ezt az eltérést mutatja az Internet öt rétege is. Ez az 5 réteg a következő: fizikai szint, kapcsolati szint, hálózati szint, szállítási szint és az alkalmazási szint. Az Internet protokolljait összefoglaló néven TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) protokollcsaládnak nevezzük. Arra felhívnám a figyelmet, hogy a TCP és az IP is tagja ennek a családnak, ezért a szövegben említve vannak úgyis, mint TCP/IP protokollkészlet. Fontos, hogy az egyik egy összefoglaló nevet jelöl, a másik viszont egy konkrét protokollformát, és a ketto nem ugyanaz. Mivel a protokollok közül a TCP és az IP a legismertebb, ezért az egész családra a TCP/IP kifejezést alkalmazzák. Szintén a 4. fejezetből már tudjuk, hogy a protokollok lehetővé teszik a hálózaton való kommunikációt anélkül, hogy ismernünk kellene az alapul szolgáló hardvert. A bonyolult adatkommunikációs rendszerek egyszerre több protokollt is alkalmaznak az adatátviteli feladatok megoldásához. Ezek a protokollegyüttesek csaknem szintenként vannak hozzákapcsolva a hálózati rendszerhez. Bár egyetlen hálózati szinten belül különböző protokollok létezhetnek, de ezeknek egymással együtt kell működniük. Egy protokollegyüttest protokollcsaládnak is nevezhetünk. A protokollok egy gazdagépen egymás fölött elhelyezkedő szintekként képzelhetők el. A szintek mindegyike a hálózaton keresztüli biztonságos adatátvitel valamely részterületéért felelős, és feladatuk még, hogy a megfelelően megformázott adatokat elküldjék a közvetlenül alattuk, ill. felettük elhelyezkedő rétegnek. A legfelső szint az alkalmazási szint és a hálózati szoftver közötti csatolási felületet jelenti. A legalsó szint a hálózati szoftver és a hálózat fizikai, azaz hardverelemei közötti csatolásfelületet jelenti. A hálózattal történő kommunikáció céljából az alkalmazásunk lefelé átküldi az információkat a protokollkészleten. A hálózat ugyanezt fordítva teszi meg: az adatokat alulról felfelé küldi át a protokollkészleten, hogy kommunikálni tudjon az alkalmazásunkkal.
Az Interneten keresztül történő adatáramlást 3 szakaszra bonthatjuk: 1. Az adatoknak először az alkalmazási programtól el kell jutniuk a hálózatra. Ehhez az adatoknak felülről lefelé végig kell haladni a protokollokon. 2. A hálózatnak meg kell állapítania, hogy hová kell az adatoknak eljutniuk. 3. A hálózatnak a megfelelő irányban kell továbbítania az adatokat, egészen a rendeltetési címig, amelyen az adatoknak alulról felfelé ismét végig kell haladniuk a protokollokon, egészen az alkalmazási szintig. A TCP/IP protokollkészlet adatokat továbbít a hálózaton. A TCP/IP protokollcsalád néhány tagja sok alkalmazás számára biztosítja a szükséges alacsony szintű szolgáltatásokat. Ilyen például az IP, a TCP és az UDP. (Ezeket később részletesebben is ismertetem.) Mások olyan meghatározott feladatokat látnak el, mint például a számítógépek közötti állománytovábbítás, az üzenetküldés, vagy éppen egy adott gépre bejelentkezett felhasználók lekérdezése. A TCP/IP összeköttetés mentes hálózati protokollokat tartalmaz, ami azt jelenti, hogy az információ a datagramok sorozataként terjed tovább. A datagram adatok együttese, amely egy egyszerű üzenetként kerül továbbításra. A datagramok egymástól függetlenül, egyesével indulnak útjukra. A küldendo információt egy meghatározott szinten a protokollok a fenti adategységekre tördelik, amelyeket azután a hálózat egymástól teljesen különállóként kezel. A datagramok adása közben a hálózaton semmi nem utal arra, hogy közöttük bármiféle kapcsolat is létezne. Előfordulhat, hogy egy a sorrendben eredetileg hátrább álló datagram megeloz egy elotte állót. Az is lehetséges, hogy a hálózaton valahol hiba keletkezik, és néhány nem érkezik meg a rendeltetési helyére. Ilyenkor újra kell adni a hiányzó datagramot.
7.1.1. Fizikai réteg A TCP/IP hálózat fizikai szintje azonos az ISO/OSI modell fizikai szintjével. Ez a réteg gondoskodik a hálózati eszközzel, mint pl. a modemmel, az Ethernet- vagy ISDN-kártyával való kapcsolatról. Elvégzi az adatok hardveren keresztüli továbbítását a hálózat felé. Feladatának elvégzése során becsomagolja a felsőbb szintek által szállított, a hálózatnak szánt adatokat a fizikai hálózatnak megfelelő címek "csomagolópapírjába". Ez a réteg teljesen rejtve marad a felhasználók elől.
7.1.2. Kapcsolati réteg A kapcsolati réteg - amelynek az ISO/OSI modellben adatkapcsolati szint volt a neve - a fizikai szint és a hálózati szint között helyezkedik el. A kapcsolati réteg azokat az alapvető funkciókat nyújtja, amelyek az adatcsomagok hálózatra történő küldéséért felelősek. Ez a szint adatokat küld és fogad a hálózati szint IP moduljára, illetve moduljáról. A TCP/IP protokollkészlet protokolljai függetlenül működnek a számítógépünk által használt hálózati technológiától. A számítógépünket összekapcsolhatjuk bármely olyan technológiát alkalmazó hálózattal, amely tartalmazza a TCP/IP protokollokat. Ez azért valósulhat meg, mert a kapcsolati réteg elrejti ezen technológiák egyedi megoldásait. Ez a réteg két protokollt is tartalmaz, amelyeket a címek megfejtéséhez használ. A két protokoll: az ARP és a RARP.
7.1.2.1. ARP (Address Resolution Protocol) Feladata a hálózati szinten lévő (IP) címeket a kapcsolati szint megfelelő címeivé alakítani. A hálózati szinten IP-címet használnak, de a kapcsolati és fizikai rétegben fizikai (kártya)címet kell használni. Jelenleg a legtöbb hálózat fizikai és adatkapcsolati szinten Ethernet kártyákat használ. Az
Ethernet keretnek saját fejléce van, és egyedi, 48 bites címzéssel rendelkezik, és ezek figyelik a hálózaton továbbított kereteket és keresik a saját Ethernet címüket. A csatolókártyák nem ismerik az IP-címeket, amelyek 32 bitesek, és arra szolgálnak, hogy meg lehessen találni egy csatolókártyát és az azt tartalmazó számítógépet. Ezért az IP-címeket Ethernet címekké kell alakítani és erre szolgál az ARP protokoll. Ha egy gép egy másikhoz akar kapcsolódni - amelyrol tudja, hogy vele azonos alhálózaton van -, először egy cache-ben (a számítógép memóriájában vagy a háttértároló egy részén kialakított "gyorsítótár" a korábban használt vagy a hálózatról nemrég letöltött adatok ideiglenes tárolására) keresi a fizikai címet. Ha nem találja, akkor elküld egy üzenetszórásos üzenetet IP csomagban, amelybe beteszi a keresett IP-címét, a fizikai címnek hagy egy üres mezőt, majd beteszi a saját IPcímét és fizikai címét és megkérdezi, hogy ki is az XY IP-címmel rendelkezo számítógép és mi az o fizikai címe. Az üzenetet mindenki veszi, de csak az válaszol rá, aki az adott IP-cím tulajdonosa, az kitölti a fizikai címre szolgáló helyet, és visszaküldi a csomagot. Közben a csomagból ő is ki tudja venni a feladó IP-címét, és fizikai címét, és azt be tudja építeni a saját cache-be. Ezután a kezdeményezo - hogy ne kelljen folyton ARP üzeneteket küldözgetni - elhelyezi a címzettre vonatkozó információkat egy gyorsítótárba (ARP Cache) és legközelebb, ha ugyanazzal a címzettel akar kommunikálni, akkor már abból veszi az adatokat.
7.1.2.2. RARP (Reverse Address Resolution Protocol) Az előbbivel ellentétes folyamatot végez, vagyis a kapcsolati címeket, mint pl. egy Ethernet címet IP-címmé alakít át. A hálózati azonosítót kérő számítógép egy broadcast csomagban teszi közzé az adatkapcsolati címet, amely eljut a hálózaton levő RARP szerverhez. A szerver, amennyiben a kérő csomópont adatkapcsolati címe benne van a nyilvántartásban, a csomópontnak szánt hálózati címmel válaszol. Miután a válaszcsomag megérkezett, a hálózati cím felkonfigurálása után a kérő végpont megkezdheti az adatkommunikációt. A RARP protokollt sok hiányossága miatt ma már nem használják. A legfőbb probléma vele, hogy csak az adatkapcsolati rétegben tud működni, a hálózati rétegbeli eszközök nem továbbítják az adatkereteit, így minden hálózathoz szükséges egy szerver üzemeltetése. Autokonfigurációs célokra a RARP protokoll helyett ma már inkább a BOOTP és a DHCP protokollokat használják, ezekre később térek ki.
7.1.3. Hálózati réteg Ezen a szinten három protokoll helyezkedik el: az IP, az IGMP és az ICMP protokoll. A feladatok legnagyobb részét az IP protokoll végzi el. Az ICMP és az IGMP protokoll az IP-t segíti olyan tekintetben, mint pl. a speciális hálózati üzenetek kezelésében. Az Internet Protocol és a hálózati szint közötti szoros kapcsolat miatt a TCP/IP hálózati rétegét IP szintnek is szokták nevezni.
7.1.3.1. IP (Internet Protocol) Ez a protokoll gondoskodik a csomagok átvitelérol a hálózaton. Az összes kommunikáció a hosztok között IP csomagok formájában történik. Ez egy kapcsolat nélküli protokoll, azaz a kommunikációhoz nem szükséges elozetes kapcsolatfelvétel. Ebből adódik, hogy tartalmaznia kell a kézbesítéssel összefüggő információkat, a teljes és pontos címet. Adatátvitel szempontjából nem megbízható, a csomagokkal bármi megtörténhet: elveszhetnek, megsérülhetnek, sorrendjük
összekeveredhet. Még nagyobb gond, hogy ha nem sikerült az adatok továbbítása, akkor nem értesíti a küldő alkalmazást. Felvetődhet a kérdés, hogy akkor mi értelme van ilyen nem megbízható protokollt alkalmazni. Erre a kérdésre a válasz a költségekkel és a bonyolultsággal magyarázható. Ezenkívül igen gyors a csomagok átvitele, minthogy nem megbízható. Egy nem megbízható protokollnak sokkal egyszerűbb a megtervezése, megvalósítása és használata. A bonyolultsággal és a sávszélességgel összefüggő költségek lényegesen kisebbek a nem megbízható protokollok esetében. Azonban a nem megbízható protokollok is tudnak megbízhatóan továbbítani adatokat. A megbízhatósági jellemzőket ekkor nem magába a protokollba, hanem az alkalmazásokba építik be. A TCP, ami megbízható protokoll, az IP-t használja az adatok továbbításához. A protokollok tervezői a TCP-be építik be azokat a megbízhatósági jellemzőket, amelyek az IP-ből hiányoznak.
Címzés A TCP/IP hálózatokban a számítógépeket egységes címzési rend alapján azonosítjuk. Minden egyes gép egyedi hálózati címmel, az ún. IP-címmel rendelkezik. A címek 32 bitesek. A felírás 4 darab 8 bites decimális szám formájában történik. (Az Internet dokumentációkban a byte helyett az oktett kifejezést használják a 8 bites számokra. Ez azért van így, mert a TCP/IP-t olyan számítógépek is használják, amelyek architektúrájába a byte nem 8 bites számot jelöl.) A 4 byte-os cím byte-jait pontokkal választjuk el egymástól (pl. 192.168.50.130). Az egyes elemek értéke 0-255-ig terjedhet. Az IP-címekben a 0 és a 255 speciális jelentéssel bír. A 0 az olyan gépek számára van fenntartva, amelyek nem tudják a hálózati címüket. Az IP-címek nem kezdodhetnek se 0-val, se 127-tel, se 223-nál nagyobb számmal. Az ezeket a szabályokat megszego címekre marslakókként hivatkoznak, mert elterjedt, hogy a Mars Központ Egyeteme a 225-ös hálózatot használja. A címeket egy amerikai szervezet, a NIC (Network Information Center) osztja ki, de általában nem közvetlenül, hanem területi megbízottjain keresztül. Egy vállalat vagy szervezet Internetszolgáltatójától mindig címtartományt kap, amelyen belül szabadon jelölheti ki gépeinek címét. A jelen keretek között az IPv4-es szabvány (v = verziószám) kerül ismertetésre, mivel ez a legelterjedtebb IP szabvány. Az 5 verziószámot az Internet Stream Protocol (STP) kapta meg, ami az IP-vel azonos szinten működo, erőforrásokat folyamok számára lefoglaló, és így adatot továbbító protokoll. Nem az IP kiegészítése garanciákat nyújtó elemekkel, hanem az IP mellett egy új mechanizmus. Az IPv6-os szabványt nem régen vezették be. "Az Ipv6 egy olyan kor követelményeit elégíti ki, ahol még a hűtőszekrénynek is lehet saját IP-címük." (Kelly Jackson Higgins) Az IPv6 128 bites címzésstruktúrája szemben az IPv4 32 bites címeivel végtelen címzésterületet jelent, amelyek nem kötött struktúrájúak, "osztálymentesek". Erre azért van szükség, mert a fennmaradó IPv4 - címek nem elegendőek a várhatóan egymilliárd új csomóponthoz, beleértve azokat a mobilkészülékeket, amelyek hamarosan a hálóra lépnek. Bár az IP-címek a négyszeresükre nőttek, mégis az IP fejléc csak kétszerese a réginek, ezt például a fragmentációval kapcsolatos mezők opcionálissá tételével érték el, minthogy a fragmentáció időközben károsnak minősült. Az IPv6 meglehetősen új fogalmat honosít meg az összeköttetés mentes IP világban, a folyam fogalmát, ami egy irányba haladó, azonos feladójú és címzettű IP csomagok sorozatát jelenti. Minden IP csomagba kerül egy azonosító, ami azonosíthatja a folyamot, amihez a csomag tartozik. Ezzel nemcsak a route-olás egyszerűsödik, de lehetővé válik a folyamok számára utat kiépíteni, erőforrásokat lefoglalni, és ezzel a folyamnak nyújtott szolgáltatást javítani, akár garanciákat is nyújtani. Bár az IPv4 is
tartalmazott ehhez hasonló opciót, az nem a folyam koncepciójának az IP modellbe való integrálása miatt, mint inkább a más hálózatokkal való együttműködés segítése érdekében létezett. A címzési rendszer hierarchikus; azaz vannak hálózatok, és ezen belül gépek. Így célszerű a címet két részre osztani: egy a hálózatot azonosító, és ezen belül egy, a gépet azonosító címre. Mivel a cím hossza 32 bit, ezért kellett ezt két részre bontani, olyan módon, hogy a nagy hálózatokban lévő sok gépet is meg lehessen címezni. A cím három részre osztható:
Előtag: Ez azonosítja a címosztályt. A címosztály mutatja meg, hogy az elotag után hány bitet kell hálózati címként, és hány bitet kell hosztcímként értelmezni.
Hálózati cím (Network Address): Az egyes hálózatok megkülönböztetésére szolgál, valamint a központi adminisztrációt segíti elo, azaz ne lehessen két gépnek azonos IP-címe. A hálózati címet központilag kell igényelni, és központilag utalják ki az igénylonek.
Host Address: A 32 címbit maradékát teszi ki. Ezt szabadon állíthatja be a címtartományt igénylő a saját gépein. A vállalatok vagy szervezetek méretüknek megfelelően háromféle címtartomány-t (címtípust) kaphatnak. A címtartomány típusát az IP-cím első bitjei jelzik. Ezután következik a hálózat azonosítására szolgáló bitsor (NetID), majd a hálózaton belül a gépek azonosítására szolgáló szakasz (HostID). Az IPv4 öt címosztályt definiál, de tulajdonképpen csak három címosztályt használnak.
Az igen nagy méretű, sok számítógépet üzemeltető szervezetek ún. A osztályú címekhez juthatnak. Ekkor az első bit 0, a hálózat azonosítására az első byte fennmaradó részét használjuk. A hálózaton belüli gépek azonosítására a fennmaradó három byte használható. A közepes méretű cégek címtartománya a B címosztály. Ebben az első bit 1, a második 0. Az intézményt ebben az esetben az első két byte azonosítja, a hálózat gépeit pedig az utolsó kettő byte. A C címosztály a kisebb, kevesebb gépet üzemeltető cégek ellátását szolgálja. A cím első és második bitje ebben az esetben 1, a harmadik 0. A hálózat azonosítására az első három byte-ot használjuk, a hálózaton belüli gépek azonosítására az utolsó byte szolgál. Címosztály Első byte értéke Ilyen típusú hálózatok maximális száma A hálózaton belüli gépek maximális száma A 1-126 126 16 777 214 B 128-191 16 384 65 534 C 192-223 2 097 151 254
20. ábra: IP osztályok A teljesség kedvéért röviden még a másik két címosztályról: Ha a négy elöl álló bit értéke 1110, és az első byte értéke 224 és 239 között van, akkor multicast címzésről beszélünk, amelyet D osztályú címzésnek is neveznek. A multicast címzést alkalmazzuk akkor, ha egyszerre több géppel akarunk kommunikálni. Az ilyen címzésben hiányzik az alhálózatra utaló rész, viszont az egész cím egy multicast csoportra utal. A csoportban a gépek ugyanazt az alkalmazást használják, és nem kell ugyanabban az alhálózatban lenniük. Erre az alkalmazásra jó példa egy videokonferencia. Ha az első négy bit értéke 1111, akkor speciális, fenntartott címekről van szó. Ezt a címtartományt szokták E osztálynak is nevezni. Az ebből a tartományból származó címek nem valós hálózatokra utalnak.
21. ábra: Ipv4 oszályai Ez az osztályozó rendszer nem teszi lehetővé, hogy a rendszeradminisztrátorok maguk döntsék el, hogy hány bit jelöli a hoszt címét és hány a hálózat címét. Ezért vezették be a hálózat és hoszt címének szétválasztására a címmaszkokat (subnet mask). Az alhálózati maszk határozza meg, hogy melyik bit mutat a hosztra és melyik a hálózati címre. Ezeket a maszkokat ugyanúgy tagolva írják, mint a címeket. A maszkban szereplő bitek utalnak a velük párban álló IP-cím bitjének a hovatartozására. Ha pl. az IP-címünk 192.168.0.15. és a hozzá tartozó maszk 255.255.255.0, akkor a hálózati cím a 192.168.0, a hoszt címe pedig a 15. A számítógépekben ezt a számot "És" kapcsolat választja el. Mivel a maszk első három byte-jának minden bitjéhez értéket rendelünk,
ezért az IP-cím ezzel párban álló bitjei lesznek a hálózati cím részei, és mivel az utolsó byte bitjei üresek, ezért az IP-cím ezen része lesz a hoszt címe. Ha helyi TCP/IP-s hálózatot alakítunk ki, melynek nem lesz kapcsolata más hálózatokkal, javasolt a privát IP-cím használata. Ebben az esetben az egyes hálózati eszközök nem routolnak. Az ilyen IPcímre szóló adatokat nem továbbítják az Internetre. Egy késobbi esetleges "Internetes bovítésnél" elég egy "címfordítót" (NAT = Network Address Translator) betenni, ami a szükséges címátalakításokat elvégzi. A kimeno csomagokban a címeket "valós IP-címmé", míg a válasz csomagokban a címet a valós címzetthez irányítja. Egy valós IP-cím mögé képes egy egész hálózatot "rejteni" és a címzések cseréjét elvégezni. Ilyenkor a belso "rejtett" hálózat hosztjai mind a "Privát" címtartományból kapják a címeket. Ha nem így tennénk, akkor az adott címtartomány hosztjait az Interneten nem érjük el, azokkal kapcsolatot nem tudunk kialakítani, hiszen azok a címek egyben helyi címek is. A számokkal a számítógép elboldogul, de az ember nehezen jegyzi meg. Ezért az Internet-címekhez hozzárendelnek egy nevet, az ún. domain- (tartomány-) nevet (FQDN, Fully Qualified Domain Name). A domain-neveket úgy adhatjuk meg, hogy azok minél többet eláruljanak az adott számítógépről. Vegyünk egy példát: pl. altavizsla.matav.hu. Ha a gép nevének részeit jobbról balra haladva sorba vesszük, akkor juthatunk el magához a géphez. A domain-nevek felépítése a következő: A .hu az ország kétbetűs kódja, (jelen esetben Magyarországé). Ez az USA-n kívül általános, pl.. Németországé .de, Angliáé .uk, Ausztriáé .at stb., míg az amerikai címek három betűre végződnek. Ezek az ún. felső szintű domain-nevek (TLD, Top Level Domain). Az USA-beli címek arra utalnak, hogy azok fenntartója milyen tevékenységet végez. Jellemző végződései pl.: .edu (oktatási intézmény), .com (kereskedelmi), .gov (kormányzati hivatal), .mil (katonai szervezet), .org (nonprofit szervezet), .net (hálózati ellátó központ), .int (nemzetközi szervezet). Előfordulhat, hogy felső szintű domain-nevet találunk olyan gép neve mellett, amely nem az USA-ban működik. Ez azt mutatja, hogy a gép üzemeltetői fontosabbnak tartják az intézmény típusát annál, hogy az mely országban működik A "matav" az üzembentartó szervezet, cég megnevezése. A nagy intézmények sok számítógépet kötnek az Internetre, ezek a gépek mind egy egyedi domain-en, tartományon belül vannak. A domain név tehát az intézmény meghatározására szolgál. Minden Internetre kapcsolódni kívánó intézménynek először is domain nevet kell regisztráltatnia az Internetet felügyelő szerveknél. Az "altavizsla" pedig az illető egyedi gép neve - minden gép, ugyanúgy, mint minden felhasználó, saját (a domain-en belül egyedi) névvel rendelkezik a hálózaton. Ezt sokszor hoszt-névnek is nevezik. A név eleje gyakran nem gépet jelöl, hanem arra utal, hogy milyen szolgáltatást veszünk rajta igénybe. A domain név hierarchikus felépítése: Szemléltetve a példa: altavizsla.matav.hu
A gépek azonosítóinak ezen alakja a betűket és szavakat kedvelő emberek kedvéért áll rendelkezésre, a gép elsődleges azonosítója valójában az IP-cím. A számok nevekre való lefordítását az ún. domain name szerverek (DNS) végzik; ez az egyes domain-eken belüli általánosan elterjedt szolgáltatás. A név helyett mindig használhatjuk az IP-címet is - ez fordítva nem feltétlenül igaz. Később részletesen kitérek e alkalmazásra. A TCP az általa feldolgozott datagramokat átadja az IP-nek. Persze ezzel együtt közölnie kell a rendeltetési hely Internet címét is. Az IP-t ezeken kívül nem érdekli más, nem számít, hogy mi található a datagramban vagy hogyan néz ki a TCP fejléc. Az IP feladata abban áll, hogy a datagram számára megkeresse a megfelelo útvonalat és azt a másik oldalhoz eljuttassa. Az útközben fellelheto átjárók és egyéb közbülso rendszereken való átjutás megkönnyítésére az IP a datagramhoz hozzáteszi a saját fejlécét. A fejléc fo részei a forrás, a rendeltetési hely Internet címe, a protokollszám és egy ellenorzo összeg. A forrás címe a küldo gép címét tartalmazza. (Ez azért szükséges, hogy a vevo oldal tudja honnan érkezett az adat.) A rendeltetési hely címe a vevo oldali gép címét jelenti. (Ez pedig azért szükséges, hogy a közbenso átjárók továbbítani tudják az adatot.) A protokollszám kijelöli, hogy a datagram a különböző szállítási folyamatok közül melyikhez tartozik. Végül az ellenorzo összeg segítségével bizonyosodik meg a vevo oldali IP arról, hogy a fejléc az átvitel során nem sérült-e meg. A TCP és az IP különböző ellenorzo összegeket használ. Az IP-nek meg kell tudnia gyozodnie a fejléc sértetlenségérol, különben rossz helyre küldheti el az adatot. A TCP és az IP a biztonság és a hatékonyság növelése miatt külön ellenorzo összegeket használ. Egy IP csomag két részbol áll: IP fejléc (header): Ez tartalmazza a csomagot azonosító információkat. Szövegrész: Ebben a részben van az az adat, amit ténylegesen át kell vinni. Az IPv4-es fejléc felépítése: Verzió mező: ez egy négybites információ arról, hogy a fejléc hányas IP verziót használ. IHL mező (Header Length): adja a fejrész teljes hosszát 32 bites egységekben. Szolgálat típus mező (Type Of Service, TOS): ebben a mezoben lehet megadni kéréseket a routerek felé, hogy a csomagot hogyan továbbítsák. Kérni lehet, hogy milyen úton, milyen sávszélesség felé, milyen megbízhatóságú úton menjen a csomag. Ez csak egy kérés a routerek felé, nem kötelesek ezeket figyelembe venni. Azonosító mező: amennyiben egy IP csomagot fel kell bontaniuk a routereknek kisebb csomagokra, akkor ebben a mezoben lesz benne egy azonosító az eredeti csomagra vonatkozólag. Az eredeti csomag eloállításáról mindig a hosztoknak kell gondoskodniuk. MF mező (More Fragments): ez is a fragmentáció támogatására szolgál, amennyiben egy csomag széttördelt, akkor ebben a mezoben jelzik ezt. Datagramdarab eltolás: fragmentált csomag esetén azt mutatja, hogy ez a csomag az eredetinek hányadik darabja. Élettartam mező (Time To Live, TTL): ez egy nyolc bites számláló, amely a csomagok élettartamát tartalmazza, másodpercben csökken. Amennyiben az érték 0-ra csökken, akkor a routerek eldobják a csomagot. Protokoll mező: kijelöli, hogy a datagram a különböző szállítási folyamatok közül melyikhez tartozik, azaz milyen protokoll várja fent ezt a csomagot (pl.: TCP, UDP, ICMP stb.). Fejrész ellenőrző összege: csak a fejrész ellenőrzésére szolgál. Forráscím: A küldo IP-címe. Célcím: A címzett IP-címe.
22. ábra: IP csomag
7.1.3.2. IGMP (Internet Group Management Protocol) Ez a protokoll lehetővé teszi, hogy egy hálózaton gazdaszámítógépek meghatározott csoportja valamilyen üzenetet kapjon. Ezek az üzenetek úgynevezett többszereplős (multicast) üzenetek, amelyek a hálózatba kapcsolt gazdagépek meghatározott csoportjához szólnak. Ahhoz, hogy egy gazdagép megkapjon egy ilyen többszereplős üzenetet, a többszereplős csoport mindegyik gazdagépének a csoporthoz tartozás mellett kell döntenie. Az IGMP közvetíti a tagságot a többszereplős gazdagépek és a többszereplős útvonalválasztók felé. A multicast egy kommunikációs forma, amelyben egy adó (jelforrás) és tetszőleges számú vevő egy közös csatornát használva információt cserél. A legfontosabb tulajdonsága a pont-pont kommunikációval szemben, hogy az információmennyiség csak egy példányban áramlik át a hálózaton. Ezt a tulajdonságot elsősorban a multimédia alkalmazások tudják kihasználni, így az élő hang és videoközvetítések, a videokonferenciák, s az egyéb tartalomszóró megoldások. Az IP multicast lokális hálózatokon a legegyszerűbben megvalósítható: a szerver számítógép operációs rendszerének és az adást sugárzó szoftvernek képesnek kell lennie a multicast kommunikációra, pontosabban az IGMP protokoll használatára. Ez manapság minden modern TCP/IP implementáció része, így csak konfiguráció kérdése a hatékony használat. A legtöbb szoftver esetében ez csak a multicast címtartomány, azaz a D osztály beállítását jelenti.
7.1.3.3. ICMP (Internet Control Message Protocol) Az ICMP tulajdonképpen az IP felügyeleti protokollja, úgy viselkedik, mintha magasabb szintű protokoll lenne, de az IP integráns része. A két kommunikáló fél ennek segítségével küld egymásnak a beállítandó paramétereket, valamint hibajelzésre is szolgál. Természetesen ez is IP csomag formájában közlekedik a hálózaton, az adatmezobe van beírva az üzenet. Az adatmezoben van két darab byte, amely az üzenet azonosítására szolgál. Ezt követi az ellenorzoösszeg, majd opcionálisan az egyéb paraméterek. Az ICMP üzeneteket típus szerint két csoportra oszthatjuk: 1. hibaüzenetekre és a 2. az információs üzenetekre. ICMP üzenetet a következő helyzetekben küldenek:
A címzett elérhetetlen. A routerek küldik a feladónak, ha a cél nem létezik vagy a hálózat végtelen távolságban van. Lejárt a csomag élettartama. A routerek küldhetik, ha a TTL nullára csökkent, vagy a címzett, ha a fragmentek összevárására kijelölt idő letelt és még nem érkezett meg az összes darab. Hibás IP csomagot adnak fel. Átirányítás (Redirect). Más irányba küldjük inkább az ehhez a címzetthez küldendő csomagjainkat, mert arra rövidebb az út. Ezt routerek küldhetik az állomásoknak a hálózat működésének javítása érdekében. Időbélyeg kérés és válasz. Ez az állomások óráinak szinkronizálására használatos.
Információs üzenetek: Ezek az üzenetek nem hibajelzésre, hanem hibadetektálásra, illetve információ lekérdezésére használatosak. Ezek mindegyike egy kérésből és egy ráadott válaszból áll (kérés/válasz típusú üzenetek). A kérés (request) üzenet célcímét mindig valamilyen alkalmazás vagy a felhasználó határozza meg. Az egyik legfontosabb és leggyakrabban használt ICMP üzenet az Echo Request és az Echo Reply. Ha egy végpont Echo Request (visszhang kérés) üzenetet fogad, akkor arra köteles válaszolni egy Echo Reply (visszhang válasz) üzenettel. A visszhang mechanizmus használható hálózat vagy végpont működésének ellenőrzésére, valamint sok más célra is.
7.1.4. Szállítási réteg Ezen a szinten két különböző protokoll található teljesen eltéro tulajdonságokkal: a TCP és az UDP protokoll.
7.1.4.1. TCP (Transmission Control Protocol) A TCP a TCP/IP protokollkészletben az IP után a második legfontosabb protokoll. A TCP a hálózati és az alkalmazási szint között továbbítja az adatokat. Ez a protokoll az IP-vel ellentétben megbízható, kapcsolatorientált és bájtfolyamatú adattovábbítást végez. Tehát hibamentes adattovábbítást nyújt, és a rendeltetési alkalmazás a helyes sorrendben kapja az adatokat. Ez végzi az üzenetek széttördelését, összeállítását, az elveszett részek újraadását, a datagramok helyes sorrendjének visszaállítását. A TCP fogadja a tetszőleges hosszúságú üzeneteket a felhasználói folyamattól, és azokat maximum 64 kbyte-os darabokra vágja szét. Ezekhez fejlécet fűz, majd ezeket a darabokat egymástól független datagramokként küldi el. A hálózati réteg sem azt nem garantálja, hogy a datagramokat helyesen kézbesíti, sem a megérkezett datagramok helyes sorrendjét. A TCP feladata az, hogy időzítéseket kezelve szükség szerint újraadja őket, illetve, hogy helyes sorrendben rakja azokat össze az eredeti üzenetté. Minden TCP által elküldött byte-nak saját sorszáma van. A sorszámtartomány 32 bit széles.
23. ábra: TCP csomagformátum
7.1.4.2. UDP (User Datagram Protocol) A TCP protokoll mellett ez a másik protokoll helyezkedik el a szállítási szinten. Ez sokkal gyorsabb protokoll, mint a TCP protokoll, viszont nem megbízható adatátvitel szempontjából. Nem kapcsolatorientált, nincs hibajavítás, nincs nyugtázás. Tulajdonképpen az IP szint által biztosított szolgáltatásokat nyújtja felfelé. Nagyon hasonlít a hálózati szinten elhelyezkedő IP protokollhoz. Az IP az adatokat egy gazdaszámítógépnek továbbítja, viszont csak az UDP képes arra, hogy az adatokat a gazdagép több rendeltetési helyére irányítsa. Ezekhez a rendeltetési helyekhez a hálózati protokoll portokat rendel, ami lényegében az alkalmazás címe. Akkor szokták használni, ha az adatátvitel sebessége a legfontosabb, minden többi feladatot a felette elhelyezkedo réteg lát el. Tipikusan a DNS-ek (Domain Name Server), real-time (a felhasználással egyszerre történő, igen gyors, számítógépes folyamat) alkalmazások, játékok használják. Gyakran találkozunk olyan alkalmazásokkal, ahol az üzenet elfér egy datagramban is. Jó példa erre a nevek kikeresése. Amikor egy felhasználó egy másik rendszerrel kapcsolatba akar lépni, akkor általában az adott rendszer nevét fogja megadni, és nem az IP-címét. Mielott bármit is kezdhetne vele, a felhasználó rendszerének ezt a nevet le kell fordítania IP-címre. Az erre a célra szolgáló adatbázissal viszont nem minden rendszer rendelkezik, ezért a felhasználó rendszere az adatbázissal bírót kéri meg a fordításra. A kérés annyira rövid, hogy biztosan elfér egyetlen datagramban. Ugyanez mondható el a válaszról is. Viszont az olyan kérdéshez, amely egyetlen datagramban elfér, nincs szükség a TCP teljes bonyolultságára. Ha egy pár másodpercen belül nem kapunk választ, akkor egyszerűen megismételjük a kérdést. Az ilyen alkalmazásokra a TCP mellett létezik az UDP protokoll. Olyan alkalmazásokhoz találták ki, ahol nincs szükség datagramok sorozatba állítására. Hasonlóan illeszkedik a rendszerbe, mint a TCP. A hálózati szoftver az adatok elejére ráilleszti az UDP fejlécet ugyanúgy, ahogy a TCP fejléc esetében teszi. Az UDP ezek után az IP-nek továbbítja az adatot. Az IP hozzáteszi a saját fejlécét, amibe a TCP helyett az UDP protokollszámát helyezi el a Protokoll mezoben (lásd IP fejléc). Az UDP nem végez annyi feladatot, mint a TCP: nem tördeli szét az üzenetet datagramokra, nem figyeli a már elküldött adatokat, hogy majd esetleg újraadja oket. Az UDP csak portszámokat biztosít, hogy egyszerre több program is használhassa a protokollt. Az UDP portszámok ugyanúgy használatosak, mint a TCP portszámok. Az UDP-t használó kiszolgálókhoz is léteznek jól ismert portszámok.
7.1.5. Alkalmazási réteg Ezen a szinten helyezkednek el az alkalmazások. Az adatok átvitelét a TCP vagy az UDP protokoll porton keresztül történo hívásokkal valósítják meg. A port tulajdonképpen a kommunikációs csatorna egy végpontjának az azonosítására szolgálna. A szabvány 65535 TCP és 65535 UDP portot engedélyez, ezek közül az elso 1024 foglalt szabványosított protokollok számára (pl.: Telnet, SMTP, POP3, FTP, HTTP, stb). Az összeköttetés kliens szerver alapon valósul meg. Amikor az Internet szolgáltatásait használjuk, a valóságban nem közvetlenül számítógépek kommunikálnak más számítógépekkel, hanem számítógépeken futó programok kommunikálnak más számítógépeken futó programokkal. Az Internet a kliens/szerver (ügyfél-kiszolgáló) modell alapján működik. Amikor tehát az Internet szolgáltatásait használjuk, akkor tulajdonképpen két programot veszünk igénybe: a klienst és a szervert. A kliensprogram az, amelyik a lokális terminálunkon fut, ez a program jeleníti meg képernyőnkön az információkat, fogadja a billentyűleütéseket és az egérrel végrehajtott műveleteket, valamint visszakeresi az igényelt információt a szerveren. A szerverprogram abban a számítógépes rendszerben fut, amelyik a szolgáltatást biztosítja. Várja a felhasználók igényeit, és a kliensek számára az információkat biztosítja. A legtöbb esetben a felhasználónak csak azzal kell törődnie, hogy miként működik a kliensprogram. Ugyanis ez a program, amelyet használ, amellyel dolgozik, és a munka azon része, amelyet a szerver végez, láthatatlan számára. Az Internettel kapcsolatos feladatok végrehajtása során a háttérben valószínűleg több különböző szerver fogja az igényeinket kezelni. Ha valamelyik irat váratlanul hozzáférhetetlenné válik, akkor ennek valószínűleg az az oka, hogy egy olyan szerverrel próbáltuk meg felvenni a kapcsolatot, amelyik éppen nem üzemel. Leegyszerűsítve az ügyfél-kiszolgáló modell két oldalra bontja a hálózati alkalmazást: az ügyfél oldalra és a kiszolgáló oldalra. Az ügyfél oldal információt vagy valamilyen szolgáltatást kér a kiszolgáló oldaltól. A hálózati kapcsolat pedig válaszol az ügyfél kérésére. Az egyes szerver alkalmazások az adott hoszt gép operációs rendszerénél bejegyeztetik magukat, hogy egy adott TCP vagy UDP portra érkezo kérések kiszolgálásáért az adott alkalmazás a felelos. Az egyes kliens alkalmazások, amikor megszólítják a szerver gép adott portját, akkor az ott futó operációs rendszer értesíti a szerver alkalmazást arról, hogy kérés érkezett az adott portra. Azaz, amikor egy szolgálat azonosítására van szükség a hálózaton akkor nem elég a szerver gép IP-címét megadni, hanem szükséges az adott szolgáltatáshoz kapcsolódóan megadni a szerver adott TCP vagy UDP portját is.
7.1.5.1. Telnet, SSH A hálózati terminál protokoll (Network Terminal Protocol) egy másik számítógép-rendszerhez való közvetlen csatlakozást tesz lehetővé a felhasználó számára. Amikor kapcsolatot szeretnénk létesíteni egy távoli rendszerrel, elsődleges feladatunk, hogy amely géphez csatlakozni szeretnénk, annak az ún. egyedi domain nevét vagy IP-címét megadjuk. Mihelyt létrejött a távoli kapcsolat, attól kezdve bármit is gépelünk be, minden adat a megadott géphez kerül a viszony befejeztéig. A telnet lényege, hogy minden alkalmazás a távoli gépen fut. Ez azt jelenti, hogy a viszony megkezdése után a saját gépünk terminálként üzemel. A telnet program az, amelyik a futása alatt ezt láthatatlanná teszi a felhasználó elott. Minden begépelt karakter közvetlenül a másik rendszerhez kerül. A telnet segítségével az Internet bármelyik szerveréhez csatlakozhatunk, feltételezve, hogy az adott szerver használatához van engedélyünk. A legtöbb szerverhez ugyanis csak azonosító (login ID) és jelszó (password) birtokában lehet hozzáférni, viszont vannak szabadon elérhető rendszerek is, amelyek jellemzően az Internet felhasználók számára biztosítanak szolgáltatásokat.
A hálózaton fellelhető információk hallatlan bősége és mennyiségének állandó növekedése szinte kaotikus állapotokat idézve elő nagyon megnehezítették az erőforrások felfedezését. Ezt a lassan kezelhetetlenné váló problémát próbálta megoldani a Hytelnet, amely megkísérelte a telnet-tel elérhető erőforrásokat összegyűjteni hypertext formában, és könnyen elérhetővé tenni egy adatbázisba szerkesztve. Az ssh (Secure Shell) egy program, amely szintén lehetővé teszi azt, hogy távoli gépekre jelentkezzünk be és/vagy parancsokat hajtsunk végre távoli gépeken. Ez annyiban különbözik a telnet és az rsh/rlogin programtól (szintén távoli számítógéppel interaktív terminálkapcsolatot lehetővé tevő program UNIX rendszereken), hogy biztonsági szempontból megfelelő. Például előfordulhat, hogy közbülső gépek lehallgathatják az adatforgalmat, beleértve a passwordöket is - a telnet, rsh nem titkosít -, de sok más módszer is létezik jogosulatlan hozzáférés megszerzéséhez. Az ssh megakadályozza ezt úgy, hogy titkosít minden adatforgalmat a terminál és a szerver között. Mivel a titkosítás elott RSA kód használatával kommunikál a szerver és a felhasználó programja, ezért képes a felhasználó azonosítására is. Célja az, hogy helyettesítse az rlogint és az rsht, és biztonságos (titkosított), erős autentikációval (hitelesítés, amikor bizonyítod, hogy az vagy, akinek mondod magad) ellenőrzött kapcsolatot biztosítson két gép között. A felhasználó több módszerrel is igazolhatja azonosságát.
Az ssh a következő típusú támadások ellen védett:
IP-cím hamisítás, amikor egy távoli gép olyan IP csomagokat küld, mintha azok egy másik gép csomagjai lennének. DNS hamisítás, amikor name szerver bejegyzéseket hamisítanak az adatforgalom közbülső gépek általi lehallgatása ellen az IP csomagok közbülső gépek általi megváltoztatása ellen X autentikációs adat lehallgatása és meghamisítása ellen Ha a többi autentikációs módszer meghiúsul, az ssh jelszót kér a felhasználótól. A jelszót ellenőrzés céljából elküldi a távoli gépre, azonban mivel minden kommunikáció titkosítva van, a jelszót nem olvashatja el valaki, aki a hálózaton hallgatózik. Amikor a felhasználó azonosságát elfogadja a szerver, akkor vagy végrehajtja a megadott parancsot, vagy belép a gépbe, és a felhasználónak egy szokásos shell-t ad a távoli gépen. Minden a távoli paranccsal vagy shell-lel történő kommunikáció automatikusan titkosítva lesz.
7.1.5.2. FTP Az állománytovábbítási protokoll (File Transfer Protocol, azaz FTP) által szolgáltatott szolgáltatás célja fájlok mozgatása egyik számítógépről a másikra, függetlenül a számítógép típusától, földrajzi elhelyezkedésétől. Teljesen különböző operációs rendszerű, egymástól nagy távolságra lévo számítógépek közötti megbízható átvitelt tesz lehetővé. Bármely számítógépen lévo felhasználó bármelyik másik gépre küldhet és onnan beszerezhet állományokat. Csaknem minden fájltípus átvitele lehetséges. Egyedüli feltétel, hogy tudjuk a fájl nevét és helyét. Ez a protokoll is a kliens-szerver modell alapján működik, tehát amikor számítógépünkön az FTP programot hívjuk, a kliens programmal lépünk kapcsolatba. A kliens értelmezi a parancsot, megmondja a távoli gépen lévő szervernek, mit kell tennie. A kapott választ megjeleníti számunkra, majd továbbítja vagy fogadja, és tárolja a fájlokat a helyi számítógépen. Itt alkalmazkodva a helyi
operációs rendszer lehetőségeihez, egy megszokott felhasználói környezetet biztosít. A szerver fogadja a kliens utasításait, s a kapott fájlokból állományokat létesít a távoli gépen, vagy kiolvassa és küldi az igényelt fájlokat. A kliens tehát a helyi, míg a szerver a távoli gép fájlkezelő rendszerével áll kapcsolatban, s e két operációs rendszer általában nem azonos. E két program közötti párbeszéd formáját rögzíti a File Transfer Protocol. Az FTP helyekhez kétféle módon lehet hozzájutni: teljes hozzáférési joggal (full privilege) vagy korlátozott ún. anonymous hozzáférési joggal. Bár az FTP-t eredetileg úgy tervezték meg, hogy csak a számítógép bejegyzett felhasználói számára biztosítson hozzáférést, amikor erre általános igény jelentkezett, megteremtették az anonymous hozzáférést is. Az anonymus FTP az állományok nyilvános elérését teszi lehetővé. Ekkor korlátozott hozzáférési jogunk van az állományhoz, mivel nincs azonosítónk és csak "anonymous"-ként jelentkeztünk be. Bejelentkezési azonosítóként hagyományosan az anonymous-t használjuk, s password-ként korábban a guest (vendég), később egyre inkább az e-mail, azaz az elektromos levelezési cím vált elterjedtté. Ilyen módon a szerver nyomon tudja követni azokat a személyeket, akik a rendszerhez hozzáférnek. Általában az FTP hierarchikus könyvtárszerkezetében legfelül lévő gyökérkönyvtárában helyezkedik el a pub alkönyvtár, amelyben azok az állományok találhatók, amelyhez az anonymous felhasználóknak hozzáférési joguk van. A publikus vagy anonymous szerverek egyfajta archívumok, bárki által letölthető fájlokat tartalmaznak, amelyeken a jellemző művelet a lehozatal. Itt rendszerint korlátozott "read only" jogosultsággal rendelkezünk, ami csak kijelölt könyvtáraknak és csak olvasásra való engedélyezését jelenti. Felvitel céljára, ahol ezt engedélyezik, külön "incoming directory"-kat hoznak létre, ahová a felhasználók is küldhetnek közérdekű állományokat. Innen csak mérlegelés és ellenőrzés után kerülnek át a közös archívumba. Ha van azonosítónk olyan számítógépen, amelyen az FTP szerver fut (vagyis ha rendelkezünk felhasználói névvel és jelszóval az adott rendszerhez való bejelentkezéshez), akkor a teljes hozzáférési jogú FTP-t használhatjuk. Azok a programok, amelyeket az Internetről letölthetünk: általában ingyenes (freeware), próba (shareware) vagy közportékák (public domain). Egyik-másik fajta használatához törvényes kikötéseket fűznek, amelyeket be kell tartani. A legtöbb programhoz, amit az Interneten terjesztenek, tartozik egy szövegfájl, amely a szerzőre, az engedélyre, illetve az ezzel kapcsolatos teendőkre vonatkozóan tartalmaz információt. Az Interneten folyamatosan hatalmas mennyiségű információ halmozódott fel, és a rendelkezésre álló fájlok nevéről és méretéről nem történt semmilyen központi nyilvántartás. A felhasználók állandó keresgélésének a megkönnyítésére fejlesztették ki 1991-ben a kanadai McGill Egyetemen az Archie-nak keresztelt indexelő programot. Az összes FTP hely fájlkatalógusának az elkészítéséhez az Archie gyakorlatilag minden FTP helyhez automatikusan bejelentkezik, és az ott található állományokból indexelt adatbázist hoz létre. Az így létrejött adatbázis a fájlnév, fájlméret, fájltípus, fájlleírás információt tartalmazza. Ennek segítségével most már lényegesen gyorsabban megtalálható a keresett fájl az FTP univerzumában. Miután az előbbiekben tárgyalt két szolgáltatás (Telnet, FTP) volt az első az Internet történetében, fontosnak tartom a köztük lévő különbségekre felhívni a figyelmet. A telnet nemcsak a távoli rendszerekhez való csatlakozást teszi lehetővé, hanem azt is, hogy az adott helyre vonatkozóan a mi számítógépünk terminálként viselkedjen. Ezt az FTP nem biztosítja. Az FTP-vel tehát nem lehet távoli rendszerekben programokat futtatni, csak fájlokat listázni és letölteni - amire pedig a telnet képtelen. Ebből adódik, hogy a két alkalmazást együtt használva lehet teljes mértékben kihasználni a hálózat által nyújtott előnyöket.
7.1.5.3. SMTP, POP3 Az e-mail az Internet egyik leglényegesebb szolgáltatása. Az Internet minden felhasználója ismeri és használja, mint az egymás közötti kapcsolattartás eszközét. A levelezés alapvetően két protokollra épül: az SMTP és a POP protokollra. Egy kapcsolat épül fel a két gép között. A kommunikáció ezen folyik. A kezdeményező "üdvözli" a fogadót. Közli a küldő és a címzett címét, majd a levelet átadja. Végül "elbúcsúzik" és bontja a kapcsolatot a távoli levelesládákban lévő üzenetek elérésére. A Simple Mail Transfer Protocol kézbesíti az elektronikus leveleinket. Az elektronikus posta az email elküldésének műveletét két részre bontja. Az egyik részt az e-mail szoftver képezi, amely az email kezelését biztosítja, a másik részt pedig az e-mail továbbítása jelenti. Ahányszor csak e-mailt küldünk, az SMTP munkához lát. Ezen keresztül jut el a levél a szolgáltatónkhoz, majd onnan az Internet szerverein keresztül a címzett szolgáltatójához. Ha az elektronikus postát Interneten küldi, akkor az alábbi címzést kell használnia. Az Internet cím a felhasználói azonosítóból (userID) és domain névbol áll. Az Internethez kapcsolódó felhasználók a domain nevek rendszerén alapuló egyedi címmel rendelkeznek. Ha ezt a címzési rendszert helyesen használja, akkor az elektronikus postát a világ bármelyik részébe eljuttathatja. Amint az üzenet a hálózatba kerül (akár helyi hálózatról, akár magáról az Internetrol van szó), azt különböző számítógépek "elfogják", és megvizsgálják a címzést. Az SMTP feladata véget ér, ha az e-mail megérkezik a címzett szolgáltatójának a szerverére. Ekkor azonban még hátra van a kézbesítés folyamata a címzett gépre. Ezt a munkarészt végzi el a Post Office Protocol (POP) vagy az Internet Message Access Protocol (IMAP). Jelenleg a POP3 változat az elterjedt, de a kevésbé ismert IMAP protokoll magasabb szintű szolgáltatásokat nyújt nála. A POP3 levelező protokoll segítségével a saját gépünkön futó kliens programmal kezelhetjük a távoli szerveren levő e-mail postafiókunkat, letölthetjük a beérkezett üzeneteket vagy elküldhetünk előre megírt leveleket. Ha ennek alapján kiderül, hogy a küldemény az adott számítógépeknek vagy a hozzá csatlakozó számítógépnek szól, akkor az feldolgozásra kerül. Ha nem, akkor a számítógép átadja az üzenetet a következo számítógépnek, vagy átirányítja ahhoz a hálózati csatlakozáshoz, amelyik a céliránynak valószínűleg megfelel.
7.1.5.4. Gopher A Gopher kliens-szerver elven működő egységes menüvezérelt felhasználói felület, amely az információhoz való hozzáférést teszi lehetővé az Interneten. Ezt a protokollt a Minnesotai Egyetemen fejlesztették ki 1991 áprilisában, amely lehetővé tette az egyetemi számítógép felhasználóinak az egyetem számítógép-hálózatán tárolt információkhoz a gyors hozzáférést. A kezdeti célkitűzés az volt, hogy az egyetem különböző egységei által karbantartott, eltérő struktúrájú és helyileg szétszórt információkat egységbe foglalják, majd az egyetem egész területén az Internet Protokoll felhasználásával szolgáltassák. Szerkezete hierarchikusan egymásra épülő menükből áll, amelyekből kiválaszthatjuk a kívánt témakört, amíg a legalsó szintre érve meg nem találjuk a keresett fájlokat vagy szolgáltatásokat. A menüknek ez a felépítése, mélyítése tetszőlegesen folytatható. A kiválasztott szöveget lehetőség van fájl formájában saját könyvtárba menteni. Ha böngészésünk során olyan menüponthoz érünk, amelyhez tartozó információk egy távoli szerver gépen vannak, akkor erre a távoli gépre kell bejelentkeznünk az információk eléréséhez. Általában egy távoli gépen nem rendelkezünk jelszóval
és azonosítóval, ezért a rendszer által felkínált azonosítót kell használni. Ennek segítségével "vendégként" tudunk bejelentkezni és az információkat elérni. Mára már jelentősége csökkent, a web háttérbe szorította. Érdemes még említést tenni egy programról, amely a Gopher világban való tájékozódást segíti. A Veronica (Very Easy Rodent-Oriented Net-wide Index to Computerized Archives) keresőrendszer rendszeres időközönként átnézi a hálózatot, és karbantartja a tárolt dokumentumok címének indexelését. Másik betöltött szerepe, hogy kezeli a beérkező kulcsszavas keresési igényeket és megadja azon dokumentumokat vagy menüket, amelyek az előírt kulcsszót tartalmazzák. Hátránya, hogy semmilyen információt nem tartalmaz az adott fájl tartalmára vonatkozólag, csak a címeket keresi. Ma már a gopher visszaszorulása miatt jelentősége erősen csökkent.
7.1.5.5. HTTP A HyperText Transfer Protocol a Web tervezett hálózati protokollja. Mivel a Web szállítóeszköze az Internet, a webnek külön protokollja van, amelynek együtt kell működni az Internet protokollokkal, hogy a dokumentumokat továbbítani lehessen. A HTTP protokoll ezt teszi lehetővé, vagyis a Web dokumentumok továbbításához nélkülözhetetlen. Ez a protokoll lehetővé teszi, hogy a HTTP kliensek (browser) oldalakat töltsenek le a HTTP szerverekről, és információkat küldjenek vissza a szervernek. Amikor a browser-rel (Netscape, Internet Explorer, Lynx, Opera) lekérünk egy oldalt, a browser elküld egy HTTP kérést a web szervernek, majd megjeleníti a szerver által visszaadott adatokat. Ha egy dokumentumot el szeretnénk érni a világhálón, először csatlakoznunk kell az Internetre. A HTTP állapot nélküli, vagyis minden egyes művelethez újból létre kell hoznia, majd megszakítania a hálózati kapcsolatot. A HTTP a TCP/IP kapcsolatot használja A HTTP protokoll nem csak szöveges állományokat képes továbbítani szemben a gopherrel és az FTP-vel, hanem képeket, grafikákat, video- és audioklipeket, a hiperhivatkozás szövegét és más adatokat. A multimédiás adatok továbbíthatóságát a MIME (Multipurpose Internet Mail Extension) specifikáció teszi lehetővé. A MIME specifikáció előírja a képfájlok, mozgóképfájlok, audiofájlok és más egyéb multimédiás fájlok formátumát. Például a szöveg típusú fájlok esetén a MIME altípus a html, vagy képek esetén a gif, jpeg kiterjesztés.
A http négy fázisú művelete: 1. A kapcsolat létrehozása. Mielőtt az ügyfél és kiszolgáló adatokat cserélne, előbb létre kell hozni a TCP/IP kapcsolatot. 2. Az ügyfél elküldi kérését. 3. A kiszolgáló visszaküldi a választ. 4. A kiszolgáló befejezi a kapcsolatot. Ahhoz, hogy megtaláljunk egy web-dokumentumot ismernünk kell az Internet címét, azaz az URLjét (Uniform Resource Locator, uniformizált erőforráshely). Például: http://www.europa.eu.int/comm/education/socrates.htm. A cím értelmezése: a http az a protokoll, amelyet az alkalmazásnak a dokumentum eléréséhez használnia kell, a kettőspont utáni két dőlt vonal jelöli, hogy Internet objektummal van dolgunk, utána következik magának a kiszolgálónak a helye, majd a következő dőlt vonal egy könyvtár elérési útvonalát adja meg. Végül az utolsó, jobb szélső dőlt vonal utáni rész adja meg a dokumentum nevét és a kiterjesztését.
7.1.5.6. News alkalmazás A NEWS, teljes nevén USENET NEWS, egy hatalmas, világméretű hirdetotábla/hirdetési újság. Mint egy rendes hirdetésekre szakosodott lap, itt is rovatok vannak, a rovatokat news-group-oknak, azaz hírcsoportoknak nevezik. Az elektronikus faliújságok és levelezőcsoportok keveréke. Minden hírcsoport egy-egy téma köré csoportosul. A hírcsoportok bármilyen témáról szólhatnak A témák csoportokra vannak bontva, így mindenki igénye szerint megtalálhatja a neki megfelelőt. Kétféle csoport létezik: a moderált és a nem-moderált. Az elobbi azt jelenti, hogy az itt levo hirdetéseket bárki olvashatja, válaszolhat is rá, de a csoport moderátora dönti el azt, hogy a válasz érdemes-e arra, hogy mindenki számára megjelenjen. Az utóbbinál nincs kontroll, mindenki azt ír, amit akar megengedett határok között. Néhány hírcsoporttípus rövidítésének jelentése: comp rovat - a számítógépeket érinto témákkal foglalkozik news rovat - foglalkozik magával a hírekkel, kérdésekkel, válaszokkal sci rovat - tudományos, mérnöki kérdésekkel foglalkozik misc rovat - azon cikkek kerülnek ide, amelyek nem fértek be más rovatba rec rovat - pihenés, szórakozás a témája A "jobb" - azaz technikai jellegű news-group-okban szokott lenni egy speciális cikk, a FAQ - Frequently Asked Questions - azaz a gyakran feltett kérdések (és válaszok) gyűjteménye, magyarul GYIK (gyakran ismételt kérdések). Elfogadott elv az, hogy ha felmerül egy kérdés, akkor eloször végig kell olvasni a FAQ-ot (ha van) és ha nem található a gyűjteményben, csak akkor ajánlatos feltenni a kérdést. A USENET 1979-ben kezdte meg működését. A rövidítést a "User's Network"-bol vették. Ma kb. 3000-4000 csoport létezik, tehát van mibol válogatni. A csoportok érdeklodési kör szerint épülnek fel, a csoportnevek hasonló szerkezetűek, mint a logikai címek, csak balról jobbra olvasandóak. Az Usenet hírcsoportok anyagának továbbítását az NNTP (Network News Transfer Protocol) protokoll teszi lehetővé. Ezek a hírcsoportok nagyon hasonlítanak a listaszerverekre, amely az a program, amely az adott listába bejelentkezett személyek közötti e-mail forgalmat lebonyolítja. A listaszerver és az ehhez hasonló olyan programok, mint a listafeldolgozó, levelezési listaprogram általában valamilyen témát tárgyaló, tehát e köré csoportosuló felhasználók közötti információcserét biztosítja. A kettő közötti különbség az, hogy amíg a listaszerver vagy az elektronikus posta a küldeményeket közvetlenül a mi postaládánkba küldi el, addig a hírcsoportok beszélgetéseibe akkor kapcsolódunk be, amikor akarunk, és a posta sem szaporodik fel a számítógépünkön. Egyetlen egy esetben érkezik közvetlenül az előfizetők postaládájába egy elektronikus levél, ha az körlevél formájában terjesztett. A hírcsoportoknál is be ill. ki kell jelentkezni. A hírcsoportokat bármilyen témakörben bárki elindíthatja. A témakörök szerint csoportosított üzeneteket a newsserver gépek tárolják pár hétig. A newsserver az a szerver, amely az Usenet news hírcsoportjait szolgáltatja. Ezek a szerverek egymás között folyamatosan cserélik a hozzájuk beérkezett új leveleket. Nem minden szerveren található meg minden hírcsoport. Ez a híradminisztráció felelősségi körébe tartozik eldönteni, hogy milyen témákat fogad. Szintén az ő feladata dönteni arról, hogy mennyi ideig tárolja az új cikkeket. Ez attól is függ, hogy mennyi hely van az adott számítógépen vagy mekkora egy-egy hírcsoport forgalma. Itt azonban nem olyan cikkekről van szó, mint amilyenek az újságokban találhatók. Ezek inkább témacsoportok, hirdetőtábla-szolgáltatások.
7.1.5.7. FINGER Leginkább UNIX gépeken használható parancs. Arra való, hogy információt szerezzünk egy adott gépen éppen bejelentkezett felhasználókról vagy egy adott felhasználóról a felhasználónév és a domain név ismeretében. Továbbá ellenőrizhetők a felhasználó pontos adatai, illetve postafiókjára vonatkozó alapinformációk megtudhatók. Használata tehát kétféle lehet: finger@gép-név vagy finger user-név@gép-név.
Az elso változat általában felsorolja a bejelentkezett userek neveit, hogy éppen mely programot futtatják, és azt, hogy honnan jelentkeztek be. A második változat elárulja a felhasználó valódi nevét, az utolsó bejelentkezésének idejét és azt is, hogy mikor olvasta utoljára a leveleit. Paraméter nélkül indítva a finger-t az adott gépen levo felhasználókról adja meg az elso változatnál szereplo információkat. A program szerver oldali része elég sok dolgot elárul az adott gépen dolgozókról, ezért gyakori, hogy nem installálják vagy csak az adott gépre bejelentkezve, paraméter nélkül indítva lehet megkapni az információkat az adott gép felhasználóiról.
7.1.5.8. IRC Az Internet Relay Chat jelentése magyarul: Interneten keresztüli valós idejű társalgás. Manapság az Internet szolgáltatások közül az egyik legnépszerűbb, amely személyek közötti üzenetküldést tesz lehetővé beszélgető csoportokban (channel). Az IRC kliensek segítségével a virtuális "csatornákon" két vagy több ember tud álnéven, becenéven (nickname) élőben beszélgetni egymással egy szerveren. Az IRC témakörök szerint csatornákra van osztva. Egy-egy csatornán egyszerre akárhányan chat-elhetnek. A felhasználók bárhol a világon bejelentkezhetnek egy IRC-szerverre és azonnal tudnak egymással kommunikálni.
7.1.5.9. DHCP, DNS A DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) a hosztoknak dinamikusan osztja ki az IPcímeket. A TCP/IP beállítások elvégzése nagyon hosszadalmas és tele van hibázási lehetőséggel, ezért alkalmazzák a DHCP szervereket az IP-címek és egyéb adatok hozzárendelésének a leegyszerűsítése miatt. Ezek arra szolgálnak, hogy a kliens bármely alhálózatra csatlakozva, indításkor érvényes IP-címet kapjon. Ahhoz, hogy ez működjön, a kliens hálózati beállításainál konfigurálni kell a DHCP-alkalmazásra. Ha a kliens nem abban az alhálózatban van, amelyben a DHCP-szerver, a kérésnek át kell mennie egy routeren, amelynek ennek érdekében át kell engednie a BOOTP-protokollokat. A BOOTP a DHCP elődje és két tekintetben különbözik tőle: az IP-címeket nem csak időlegesen osztja ki, így azok nem vesztik el az érvényüket, illetve egy statikus táblázatban, a boot-táblában tárolódnak. Az IP-cím kérését a kliens kezdeményezi és a párbeszéd négy lépésből áll. A kliens először egy DHCP-szervert keres a hálózaton. Ha egy válasz sem érkezik a keresésre, bizonyos idő elteltével újra próbálkozik. Ha ez is sikertelen, akkor a kliens nem tud a hálózatra feljelentkezni. Sikeres helyzetben egy vagy több DHCP-szerver válaszol. Egy kiválasztási eljárás után a kliens dönt valamelyik szerver mellett, és körbeküld egy üzenetet, egyrészt azért, hogy informálja a kiválasztott szervert arról, hogy őrá esett a választása, másrészt azért, hogy a többi DHCP-szervernek tudomására hozza, hogy a felajánlott IP-címekre nincs szüksége. A szerver visszaigazolja a megkeresést. A DHCP által kiosztott címeket csak bizonyos időre adják ki. Az időtartam felének leteltekor a kliens megkeresi a DHCP-szervert az idő meghosszabbítása miatt. Az Interneten fontos szerepet tölt be a DNS (Domain Name Service) protokoll. Minden web- lap letöltésnél, levél közvetítésnél nagy szerepe van, nélküle megbénulna a hálózat. Az Interneten a számítógépek azonosítása alapvetoen nem az IP-cím alapján történik, hanem név alapján, hiszen a
felhasználóknak sokkal könnyebb megjegyezni értelmes szavakat, mint számokból álló IP-címet. A DNS képezi a számítógépek neveit a hálózati címük alapján, vagyis ha beírjuk a böngészőbe az URL címet, akkor azt a DNS fordítja le az ennek megfelelő hálózati címre. Ez egy osztott, hierarchikus adatbázis, az adatbázist jelenleg név szerverek százezrei szolgáltatják nevek millióiról. A névkiszolgálók (name servers) adminisztrálják a felhasználók és jelszavaikat, az azonosítók és a számítógépek neveit és hálózati címeit. Ha mindezeket minden számítógépen naprakészen akarnánk tartani, akkor elvesznénk az információ világában. Ennek elkerülése végett az adatbázisokat nem mindegyik, hanem csak egy pár rendszeren tartják fenn. A többi rendszer az adatokhoz a hálózaton keresztül fér hozzá.
7.1.5.10. NFS, SMB A Network File System (hálózati állományrendszer) távoli gépeken, különböző típusú adattárolókon levő fájlok elérését teszi lehetővé a helyi gép saját fájlrendszere részeként. Ezen a szolgáltatáson keresztül a távoli fájlok úgy használhatók, mintha azok a saját gépünkön lennének. A Server Message Block vagy más néven samba protokoll a Microsoft saját fejlesztése. Olyan adatblokk, amely kliens és szerver között kéréseket és válaszokat közvetít. Ez szolgál a Windows alatti fájl- és nyomtatómegosztásra. Korábban az SMB nem a TCP/IP-t használta, hanem a Microsoft és az IBM közös fejlesztését. A 32 bites Windows-rendszerek uralomra kerülése óta a TCP/IP elfoglalta helyét a Windows-hálózatokban is. Így ma már nem jelent problémát a samba alkalmazása TCP/IP környezetben. A protokoll lehetővé teszi, hogy UNIX rendszereket illesszünk a Windows hálózatokba. Vannak olyan szolgáltatások, amelyek nem részei az Internet protokollkészletének, de megvalósításukban a TCP/IP-t használják, ezért röviden említést kell tenni róluk. Távoli nyomtatás: ez azt jelenti, hogy más számítógépekhez csatlakozatott nyomtatókat sajátként tudjuk elérni. Távoli futtatás: ez a szolgáltatás azt teszi lehetővé, hogy egy programot egy másik gépen is végre lehessen hajtani. Ez akkor előnyös, ha a munka nagy részét kisebb teljesítményű gépen el lehet végezni, de néhány feladat elvégzése a rendszer nagyobb erőforrásait igényli. Terminálszerverek Sok rendszerben elofordul, hogy a terminálokat nem csatlakoztatják közvetlenül a számítógépekhez. Ehelyett ezek úgynevezett terminálszerverekhez csatlakoznak. A terminálszerver nem más, mint egy kisteljesítményű számítógép, amely csak a telnet (vagy más, bejelentkezést végrehajtó protokoll) futtatására képes. Amennyiben a használt terminál ilyen számítógéphez van kötve, akkor egyszerűen csak be kell gépelni egy számítógép nevét, és rögtön létrejön a kapcsolat. Általában lehetőséget biztosít egyszerre több számítógép felé aktív kapcsolat fenntartására is. A terminálszerver végzi az élo kapcsolatok közötti váltogatást, és figyelmezteti a felhasználót, ha egy kapcsolat kimenetén megjelenik valami. (A terminálszerverek a már említett telnet protokollt használják. A valódi terminálszervereknek tudniuk kell a névszolgálatot, illetve egyéb protokollokat is.)
Irodalomjegyzék 1. BÁLINT Dezső: Hálózati ismeretek: alapok, operációs rendszerek, Internet. Budapest, Talentum, 2000 2. Computer Panoráma XII. évf (2001), 11. különszám 3. CSÓRIÁN Sándor: Számítógépes hálózatok. Budapest, Kossuth, 1999 4. DIÁN Krisztián: Kapcsolatdömping. CHIP, XII.évf.(2000), 10.sz. pp. 180-182 5. DUDÁS Zoltán: Többen egy dróton. CHIP, XIII.évf.(2001), 11.sz. pp. 126-127 6. FAZEKAS László: ISDN - ábécé. CHIP, XIII.évf (2001)., 2.sz. pp.139-142 7. FERRERO, Alexis: Az örök Ethernet. Bicske, Szak K., 2001 8. HIGGINS, Kelly Jackson: Az IP hatodik fokozata. InfoByte, V.évf ( 2001), 2.sz. pp.53-55 9. HŰVÖS Imre: Internet a konnektorból. InfoByte, V.évf (2001), 1.sz. pp.37-39 10. ILLYE Gábor: Webszolgáltatás ADSL-lel. InfoByte, V.évf. (2001), 12.sz. 60 p. 11. JAMSA, Kris: A web programozása. Budapest, Kossuth, 1997 12. JASKÓ István: Ez a kábel már nem az a kábel. Új Alaplap, XIX.évf (2001), 6.sz. pp.8 -10 13. KATONA Endre: Bevezetés az informatikába. Budapest, Novadat, 1996 14. KÓNYA László: Számítógép-hálózatok. Budapest, LSI Oktatóközpont, 1999 15. KRANZ, Maciej: Ethernet rézvezetéken, szélessávon. Számítástechnika, XVII.évf.(2002), január 29. 16. NAGY Tibor: Az Internet alapjai. Kisújszállás, Szalay, 1997 17. NÉGYESI Károly: A mindenre jó Ethernet. CHIP, XIII. évf.(2001), 6. sz. pp. 58-60 18. PITTER, Keiko: Egyszerűen Internet. Budapest, Panem, 1995 19. SCHATT, Stan: Hogyan működik az ATM? Budapest, Panem, 1998 20. SIMAY Endre István: Virtuális munkaállomások. Új Alaplap, XIX.évf.(2001), 6. sz. pp. 2021 21. STEINKE, Steve: TCP és UDP. InfoByte, V.évf.(2001), 5.sz. pp. 15-16 22. SZABÓ Zoltán: Két hálózat házassága. Új Alaplap, XIX.évf.(2001), 6.sz. pp. 11-14 23. ZILIZI Gyula: Hálózatok. Debrecen, Pedellus, 2000 • • •
• • • • • • •
ARATÓ András: ATM hálózati technológia használata lokális és nagytávolságú hálózaton. http://www.iif.hu/rendezvenyek/networkshop/97/tartalom/NWS/1/9/index.htm BOHUS Mihály: Számítógépes hálózatok - Adatátvitel. http://www.inf.uszeged.hu/informatika/OKTATAS/BM/SZG1.rtf ERDŐS Márton: Nem elég a Gigabit. (2000. március19) http://www.chipmagazin.hu/index.php3?command=shownews&kategoria=1&alkategoria=2 &hid=63 Az ETHERNET http://www.graf-get.hu/download/alt/ethernet2.html FARNADY László: Számítógépes hálózatok. http://f50.szif.hu:8080/~farnady/jegyzet.html FÜLE Sándor: Az Ethernet Kalmopirin. http://www.pid.hu/archivum/ethernetek/index.html (Műszeripari és Automatizálási Magazin) GÁL Zoltán, Ecsedi Kornél: Béreltvonalak használatának elemzése. http://www.iif.hu/rendezvenyek/networkshop/98/eloadas/html/c/ecsedig/ecsedig.htm GIGABIT Ethernet és optikai szál. http://www.ampnetconnect.hu/epkab_news.html#7 (AMP Netconnect, Hungary Kereskedelmi Kft., Esztergom.) HÁLÓZAT hardver igénye. http://www.kando-kkt.sulinet.hu/brain/info/net/lanhw.htm HÁLÓZATI alapismeretek. http://miau.gau.hu/szgep/szgep3_01.html (09.html-ig) (Magyar Internetes Agrárinformatikai Újság)
• • • • • • • •
• • • • •
• •
•
• • • •
• • • • • •
HÁLÓZATI topológiák - gyűrű topológia http://www.cyberpress.hu/article_plain.php?id=2346 HÁLÓZATKEZELÉS Linux alatt. http://linux.hungary.cc/halozat.html HORVÁTH András: ISDN-eszközök a távközlésben. http://www.net.hu/telecomputer/3_08/12_1kkkkk.htm INFORMÁCIÓS hálózatok. Az Internet története, részei. http://ecdlweb.kopling.cjb.net/m132.html Az INFORMÁCIÓS sebességkorlátozás. (2000. április 18.) http://www.comptech.hu/VII13/html/8old.html (Computer Technika) INTERNET alapok. http://miau.gau.hu/szgep/szgep5_01.html (23.html-ig) INTERNET kábelhálózaton. http://www.sednet.hu/szolgaltat/cable.asp (SEDNET Kft., Veszprém) ISDN fogalma, műszaki különbségek a hagyományos telefonvonalhoz képest. ISDN csatlakozási típusok, alkalmazások, kifejezések. http://www.forrodrot.hu/isdn.htm (Forró Drót Kft., Pécs) JÁKÓ András: IP multicast routing napjainkban. http://nws.iif.hu/ncd2001 KALOCSAI Attila: Kérdések és válaszok az ISDN-ről. http://www.studio2001.hu/isdn.html (Studio 2001. Üzleti Kommunikációs Rendszerház) KOVÁCS Ferenc, Nagy Tamás: TCP/IP hálózat működése, TCP/IP alapú kommunikáció http://www.aut.bme.hu/education/jegyzet/szeszk./tcpip/tcp.htm KŐSZEGI Zoltán: Mi az ISDN? http://www.cab.uszeged.hu/local/archi/1998/h633178/h633178.html MIKROHULLÁMÚ Internet megoldás 2MB/sec sebességgel, Műholdas Internet. http://www.vis.hu/muholdas_internet_szolgaltatas.htm (VisData Informatikai Szolgáltatói és Kereskedelmi Kft., Siófok) MOHÁCSI János, Szigeti Szabolcs, Máray Tamás: Az IPv6 hálózati protokoll. http://www.iif.hu/rendezvenyek/networkshop/97/tartalom/NWS/1/15 NAGY Zoltán: Csomagkapcsolt hálózat. (2000. június 9.) http://www.chipmagazin.hu/index.php3?command=shownews&kategoria=1&alkategoria =34&hid=547 NÉGYESI Károly: Net: földön, vízen, levegőben. (2000. április 5.) http://www.chipmagazin.hu/index.php3?command=shownews&kategoria=1&alkategoria=3 2&hid=27 PAPP Krisztina: BMF-KKMF-SZGTI számítógépes hálózati rendszer vizsgálata és elemzése http://vili.pmmf.hu/diplom/2000/papp POLGÁR Endre: ISDN: új lehetőségek a számítástechnikában. http://www.infopen.hu/archivum/94/9402/hatter2.htm POSTA Tibor: Amit a műholdas Internet-elérésről tudni érdemes. http://www.sat.hu/h/internet.shtml SPONGA Tamás: Száguldás. (2000. április 10.) http://www.chipmagazin.hu/index.php3?command=shownews&kategoria=1&alkategoria =32&hid=264 STING: Az Internet I - VII. http://www.prog.hu/cikkek/html/index.php3 SZÁMÍTÓGÉP-HÁLÓZATOK http://www.prog.hu/cikkek/network/mukodese.htm A SZÁMÍTÓGÉPHÁLÓZATOK alapfogalmai. http://www.jpte.hu/~uhi/kurzus/informatika/network1.htm SZÉLES sávú, fix telepítésű, vezeték nélküli hálózatok. In: Magyar Távközlés, 2000/10. http://puskas.matav.hu/0101/8 TÁZLÓ József: ATM hálózatok. http://www.infopen.hu/archivum/94/9402/hatter1.htm TCP/IP avagy csomagok a dróton. http://www.prot-x.hu/support/others_0001.htm
• • •
A UPC Magyarország szélessávú szolgáltatása. http://www.broadband.hu/contents/linkek/index.php? VARGHA Márton: Egy lehetőség az ISDN. http://www.net.hu/telecomputer/4_02/1_1.htm A VILÁGON elsőként az ASTRA műhold teszi lehetővé a szélessávú Internetcsatlakozást. http://www.internetker.hu/eol/altalanos.htm
