Hálózati architektúrák és protokollok

Hálózati architektúrák és protokollok

Hálózati architektúrák és protokollok Végh János 2013. február 12.

Végh János | 2013. február 12. idő

1 / 310


Szerzői jogi nyilatkozat Hálózati architektúrák és protokollok

Copyright © 2008-2011 Végh János <[email protected]> Ez a dokumentum (tananyag) terjeszthetõ, bemutatható és módosítható, a Szabad Szoftver Alapítvány által kiadott Általános Közreadási Feltételek – 2. vagy késõbbi verzió – dokumentumában leírtak szerint, feltéve, hogy ez az engedély szöveg és a szerzõi jog minden ilyen másolaton és bemutatáson látható marad. Ez a dokumentum abban a reményben kerül közreadásra, hogy hasznos lesz, de minden egyéb GARANCIA NÉLKÜL, az eladhatóságra vagy valamely célra való alkalmazhatóságra való származtatott garanciát is beleértve.


2 / 310


Hivatkozások és hasznos címek I Hálózati architektúrák és protokollok

William Stallings. Data and Computer Communications. Prentice Hall, 1999?? James F. Kurose and Keith W. Ross. Computer Networking: A Top-Down Approach. Pearson Education, 2010. Imaging the internet: A history and forecast. http://www.elon.edu/predictions, 2012. Hideo Umeki. The tftp protocol, version 2.

http://www.ietf.org/rfc/rfc1350.txt?number=1350.

M. Kaziorek. Tcp/ip guide.

http://www.tcpipguide.com/free. Végh János | 2013. február 12. idő

3 / 310


Hivatkozások és hasznos címek II Hálózati architektúrák és protokollok

James F. Kurose and Keith W. Ross. Számítógép-hálózatok működése. Alkalmazásorientált megközelítés. Pearsson-Panem, 2009. Stephen A. Thomas. IP kapcsolás és útválasztás. John Wiley & Sons, - Kiskapu, 2002. Andrew S. Tanenbaum. Számítógép-hálózatok. Panem-Prentice Hall, 2003.


4 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Bevezetés

Fejezet tartalomjegyzék Bevezetés

1 Bevezetés 2 Az Internet áttekintése 3 Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege 4 Az OSI modell szállítási (4.) rétege 5 Az OSI modell hálózati (3.) rétege 6 Az OSI modell adatkapcsolati (2.) rétege 7 Az OSI modell fizikai (1.) rétege 8 Hálózatépítés és eszközök Végh János | 2013. február 12. idő

5 / 310


Az Internet növekedése Bevezetés Az Internet növekedése elképesztő ütemű. A közeli jövőben az Internet a 2011-es 0.93 milliárd hálózat-képes készülékről várhatóan 7 milliárdra növekszik, de 2020-ra már akár az 50 milliárdota is elérheti.

©http://www.isc.org

a https://mocana.com/blog/2011/06/16/cisco-50-billion-internet-connecteddevices-by-2020/


6 / 310


Az Internet használat tendenciái Bevezetés

Érdemes felfigyelni a használat változásának tendenciáira, a különböző földrészeken. Jól látható a kiegyenlítődés felé tartó fejlődési irány; valamint hogy még az Internettel áthatott területeken is nagyon erőteljes a növekedés.

©http://www.internetworldstats.com


7 / 310


Az Internet jövője Bevezetés

©http://blogs.cisco.com/news/devices-devices-everywhere-infographic/

Nem csupán az eszközök száma, de a felhasználás szerkezete is teljesen átalakula . a http://www.futureinternet.eu/fileadmin/documents/reports/FI_Panel_Report_v3.1_Final.pdf


8 / 310


Tárgyak közötti kommunikáció Bevezetés

A hálózati kommunikáció a közeli jövőben gyorsulva terjed. Rövidesen tárgyaink is önállóan fognak egymással kommunikálni. Például, a gépjárművek közötti kommunikáció használatával olyan járműről is tudhatunk, amit nem láthatunk; ezáltal baleseteket előzve meg

©2012 by http://www.car-to-car.org/


9 / 310


Tárgyak közötti kommunikáció Bevezetés

A hálózati kommunikáció a közeli jövőben gyorsulva terjed. Rövidesen tárgyaink is önállóan fognak egymással kommunikálni. Például, a gépjárművek közötti kommunikáció használatával olyan járműről is tudhatunk, amit nem láthatunk; ezáltal baleseteket előzve meg

©2012 by

©2012 by

http://www.car-to-car.org/

http://www.car-to-car.org/


9 / 310


Bolygóközi hálózati forgalom Bevezetés Nem teljesen a fantázia szüleménye az sem, hogy bolygóközi hálózatot is kell létrehoznunk

©2003 http://www.ece.gatech.edu/research/labs/bwn/deepspace/


10 / 310


Mi is az az Internet? Bevezetés

A legtöbb felhasználó számára az Internet valami közelebbről meg nem határozott dolgot jelent.

©www.cs.princeton.edu/˜bwk/cloud.jpg


11 / 310


Internet: a hálózatok hálózata Bevezetés Az Internet a legkülönbözőbb, többé-kevésbé zárt hálózatokat kapcsolja össze, meglehetősen bonyolult módon. Különböző technikákat, sebességeket, összekötési módokat, protokollokat használ.

©http://docwiki.cisco.com


12 / 310


A hálózatok ábrázolása Bevezetés

Az ún. hálózati diagram a hálózat elemeinek ábrázolására speciális szimbólumokat használ:

©http://www.networkworld.com/subnets/cisco


13 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése

Fejezet tartalomjegyzék Az Internet áttekintése


14 / 310


A hálózat típusai Az Internet áttekintése

©2004 Cisco Press/M. J. Castelli


15 / 310


A hálózat összetevői Az Internet áttekintése Az Internet fő alkotórészei, kategóriák szerint Sok milliónyi összekapcsolt számítógép(szerű eszköz) Kommunikációs vonalak Csomagkapcsolók (útválasztók)

©Pearson 2008, Kurose


16 / 310


A hálózat összetevői Az Internet áttekintése Az Internet fő alkotórészei, kategóriák szerint Sok milliónyi összekapcsolt számítógép(szerű eszköz) Kommunikációs vonalak Csomagkapcsolók (útválasztók) A számítógépes kommunikáció



komplex, de egyszerűen kezelhető folyamat számítógépes alkalmazások között történik sok komponensű, komplex infrastruktúrát igényel dinamikus, technológia független folyamat

16 / 310


A küldés és fogadás viszonyai Az Internet áttekintése


Egy csomópont lehet adatküldő (forrás, adó) vagy adatfogadó (nyelő, vevő), vagy akár mindkettő Végh János | 2013. február 12. idő

17 / 310


Logikai és fizikai útvonal Az Internet áttekintése


Egy csomópont lehet adatküldő (forrás, adó) vagy adatfogadó (nyelő, vevő), vagy akár mindkettő Végh János | 2013. február 12. idő

18 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat funkcionális részei

Szakasz tartalomjegyzék Az Internet áttekintése

2 Az Internet áttekintése

A hálózat funkcionális részei

A hálózat széle Átvivő közeg és hozzáférési hálózat A hálózat magja

A hálózat megértése A hálózat működése dióhéjban A hálózat, mint szolgáltatás Összefoglalás


19 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat funkcionális részei | A hálózat széle

Alpont tartalomjegyzék Az Internet áttekintése






20 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat funkcionális részei | A hálózat széle

A hálózat szélén Az Internet áttekintése

A felhasználók által leginkább ismert hálózati alkalmazások (WEB böngésző, email kezelő, stb) az ún. végkészülékeken (host, gazdagép) futnak. Ezek manapság egyre inkább csak számítógépszerű eszközök, alapvetően nem-számítógépnek tekintett tárgyak.



21 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat funkcionális részei | Átvivő közeg és hozzáférési hálózat







22 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat funkcionális részei | Átvivő közeg és hozzáférési hálózat

Átvivő közeg és hozzáférési hálózat Az Internet áttekintése

Az otthon, munkahelyen, iskolában, stb használt számítógépünket, amelyik egy otthoni, munkahelyi, stb. hálózat része, valamiféle hálózati elérést biztosító, ún. hozzáférési hálózaton keresztül, valamilyen konkrét átvivő közeget használva tudjuk az Internetre csatlakoztatni.



23 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat funkcionális részei | A hálózat magja







24 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat funkcionális részei | A hálózat magja

A hálózati magja Az Internet áttekintése

A hálózat magja egymással összekapcsolt hálózati eszközöket (routerek) tartalmaz. A hálózat pereméről levő forrásból érkező csomagot a hálózat peremén levő célba továbbítja, több hálózati eszközt igénybe véve.



25 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat megértése



A hálózat funkcionális részei A hálózat megértése

A kommunikáció alapfogalmai A hálózat rétegmodelljei A hálózat OSI 7-rétegű modellje Üzenetküldés és csomagkészítés a hálózat OSI 7-rétegű modelljében A TCP/IP modell Hálózati protokollok A hálózat címzése Szerkezeti és működési modellek

A hálózat működése dióhéjban A hálózat, mint szolgáltatás Összefoglalás


26 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat megértése | A kommunikáció alapfogalmai







27 / 310


Az adatátvitel általános folyamata Az Internet áttekintése

©2004 by Prentice Hall/W. Stallings


28 / 310


Az adatátvitel általános folyamata Az Internet áttekintése

A kommunikációs modell lényeges elemei: Adatforrás (source) Előállítja a továbbítandó jelet Küldőegység (adó, transmitter) A továbbítandó adatokat továbbítható jelekké alakítja Az adattovábbító rendszer (Transmission System) Szállítja az adatokat Fogadóegység (vevő, receiver) a fogadott jeleket adatokká alakítja Cél számítógép (destination) fogadja a bejövő adatokat Végh János | 2013. február 12. idő

Az adatkommunikáció néhány alapfeladata az átviteli rendszer használata a rendszerek összeillesztése jel generálás szinkronizálás adatcsere kezelése hiba észlelés és javítás adatáramlás vezérlés címzés útválasztás újraintítás üzenet formázás biztonsági feladatok a hálózat kezelése 29 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat megértése | A hálózat rétegmodelljei







30 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat megértése | A hálózat rétegmodelljei

Rétegek általában Az Internet áttekintése

A kommunikáció folyamatát azért célszerű rétegekre bontani, mert

A hálózatok esetén hihetetlenül bonyolult mind a felépítés, mind a működés.

©2004 http://www.globalknowledge.com


a protokoll(ok) megadása nehéz, komplex feladat egy (hierarchikus) protokoll rendszer áttekinthetőbb csak a rétegek illeszkedését (interfész) kell meghatározni, a működését nem az egyes rétegeket különböző gyártók is implementálhatják könnyebb implementálni könnyebb változtatni könnyebb hibát keresni egyszerűen kicserélhető könnyebben tanulható

31 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat megértése | A hálózat OSI 7-rétegű modellje







32 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat megértése | A hálózat OSI 7-rétegű modellje

A 7-rétegű OSI modell Az Internet áttekintése

Az egyes rétegek feladatai:

©2004 The Computer Language Co Inc

Alkalmazási (7) az alkalmazások működéséhez szükséges szolgáltatásokat biztosítja Prezentációs (6) információ-értelmezési problémák feloldása Session (5) az alkalmazások közötti dialógusok kezelése (kiépítés, fenntartás, befejezés) Szállítási (4) két csomópont közötti összeköttetést biztosítja, szabályozza az áramlást Hálózati (3) hálózati forgalmazást biztosít (összekötés, címzés és útvonalválasztás) Adatkapcsolati (2) megbízható adatátvitelt biztosít Fizikai (1) jeltovábbítás, jól specifikált elektromos, optikai és mechanikai jellemzők


33 / 310

7-rétegű modelljében







34 / 310


Az OSI üzenetküldési modellje Az Internet áttekintése

©2004 by Cisco Press/M. J. Castelli

Hálózati adattovábbítás során az adatok a hétrétegű OSI modell egyik rétegéből a másikba haladnak, a küldő állomás alkalmazási rétegéből kiindulva és a fogadó állomás alkalmazási rétegébe érkezve. A vezérlés a modellben felülről lefelé halad, majd az állomások közötti fizikai kapcsolaton át eléri a fogadó állomást, és ott a modell rétegekben felfelé haladva, eléri a legfelső réteget. Végh János | 2013. február 12. idő

35 / 310


Csomag alapú kommunikáció Az Internet áttekintése

©2004 by Sams Publishing/J. Casad

A hálózaton levő számítógépek egymással csomagok küldésével tartják a kapcsolatot. A küldő számítógép az adatot részekre bontja, becsomagolja. A hálózat csomagokat továbbít, anélkül, hogy tudná, mi a csomagok tartalma. A fogadó számítógép megkapja a csomagokat, és újból összeállítja a küldött adatokat. Végh János | 2013. február 12. idő

36 / 310


A hálózati üzenetek formája Az Internet áttekintése

©2005 by http://www.tcpipguide.com/C. M. Kozierok

A hálózatokon az adatokat üzenetek (csomagok) formájában viszik át. Az üzenetek jellemzően három részből állnak: Header vezérlő információ az adatok értelmezéséről Data/payload maga a hasznos adat; gyakran továbbításra becsomagolva Footer/trailer a headerhez hasonló, sokszor nincs szükség rá


37 / 310


Adatcsomagolás Az Internet áttekintése



38 / 310


Adatcsomagolás Az Internet áttekintése


az egyes rétegeknek egymástól függetlenül, felbontatlanul kell továbbküldeni a kapott csomagot, ehhez újból be kell csomagolni azt.



38 / 310


Adatcsomag nevek a különböző rétegekben Az Internet áttekintése

©2007 by http://www.networkguruz.com


39 / 310


Adatcsomag nevek a különböző rétegekben Az Internet áttekintése

Bár a csomagolási elvek egységesek, és mindegyik réteg adatcsomagokkal dolgozik, az egyes rétegekben az adatcsomagok neve is eltér. Ez könnyebben azonosíthatóvá teszi, hogy melyik rétegről beszélünk.

©2007 by http://www.networkguruz.com


39 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat megértése | A TCP/IP modell







40 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat megértése | A TCP/IP modell

Az OSI és a TCP/IP modell Az Internet áttekintése

a TCP/IP alkalmazási rétege felel meg az OSI alkalmazási, prezentációs és viszony rétegének. A TCP/IP modell négy rétege az OSI modell hét rétege közül hatnak felel meg. Az OSI modell három extra rétege még több járulékos felosztást tesz lehetővé



41 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat megértése | Hálózati protokollok







42 / 310


Hálózati protokoll Az Internet áttekintése Az Interneten kommunikáló számítógépek az emberi kommunikáció protokolljához hasonlóan váltanak üzenetet. A hálózati csomópontok közötti forgalom szabályait és az adatok formátumát a hálózati protokollok adják meg. A protokollok határozzák meg a hálózat szereplői közötti küldött és fogadott üzenetek formáját és sorrendjét, és az ennek hatására végzett műveleteket.



43 / 310


A TCP/IP protokollkészlet Az Internet áttekintése



44 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat megértése | A hálózat címzése







45 / 310


A hálózat címzése Az Internet áttekintése

A számítógépes hálózatokban az egyes gépeket egy 32-bites egyedi szám, az ún. IP-szám azonosítja. Az IP alapú hálózatok hierarchikus, hardver-független címzési rendszerrel rendelkeznek. Minden egyes csomópontnak egyedi ilyen címe van. A „hívószám” abban is nagyon hasonlít a telefonszámokhoz, hogy előhívó számra (hálózatazonosító) és helyi telefonszámra (gazdagép azonosító) osztható.

©2008 by http://wiki.hill.com



hierarchikus címrendszerben a csoport több alcsoportból áll, amely alcsoport egyre pontosabbá teszi a címzést. A gazdagép hierarchikus IP címe alapján következtetni lehet annak földrajzi helyére is, egyfajta „postai irányítószám”ként szolgál.

46 / 310


Címzési és továbbítási módszerek Az Internet áttekintése

Unicast egyik eszköz üzen a másik eszköznek. Az üzenetet az eszköz címére küldi. Broadcast egyik eszköz üzen a hálózaton levõ összes eszköznek. Az üzenetet egy erre a célra fenntartott címre küldi Multicast egyik eszköz üzen a hálózaton levõ eszközök bizonyos csoportjának ©2005 by http://www.tcpipguide.com/C. M. Kozierok


47 / 310


Portok és socketek Az Internet áttekintése

A TCP/IP rendszerben van egy olyan mechanizmus, amelyik lehetõvé teszi, hogy a hálózati adatokkal bizonyos alkalmazásokat címezzünk meg, ún. portokon keresztül. Az IP címet és a portot együtt nevezik socketnek. Socket A socket (vagy csatlakozó) egy hálózati alkalmazás címét teljesen leíró azonosító, amely az IP címből és a port számból áll. : vagy :



Port A port olyan, meghatározott belső cím, amelyik az alkalmazás számára a szállítási rétegen belüli adatutat biztosít .

48 / 310


Szolgáltatások és portok Az Internet áttekintése

Bonyolítja a helyzetet, hogy a cím és az alcím mellett még a szállítási protokollt is meg kell adni, hogy egyértelmű legyen a szolgáltatás kijelölése. Név Port/protokol Megjegyzés echo 7/tcp echo echo 7/udp echo ftp-data 20/tcp #File Transfer (default) ftp-data 20/udp #File Transfer (default) ftp 21/tcp #File Transfer (control) telnet 23/tcp telnet telnet 23/udp telnet smtp 25/tcp mail # Simple Mail smtp 25/udp mail # Simple Mail http 80/tcp # WWW http http 80/udp # WWW http


49 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat megértése | Szerkezeti és működési modellek







50 / 310


Szerkezeti és működési modellek Az Internet áttekintése

A hálózatokban szereplõ eszközöknek különbözõ szerepeket szánhatunk; a szereptõl függ, hogy hogyan fér egy csomópont hozzá más csomópontokhoz kapcsolt eszközökhöz.




51 / 310


Szerkezeti és működési modellek Az Internet áttekintése


Az ilyen működési mód attól sikeres, hogy a partnerek pontosan tudják, mit várhatnak el egymástól (itt jut szerephez a protokoll): a szerverek figyelnek és kérésre adatokat küldenek. ©2004 by Wiley Publishing:N. Matthew, R. Stones


52 / 310


Az ügyfél-kiszolgáló modell működése Az Internet áttekintése


Egy általánosan használt példát mutat a ábra: egy Worl Wide Web tranzakciót, ami a Hypertext Transfer Protocol (HTTP) használatával zajlik. A Web böngésző egy HTTP ügyfél, amelyik kommunikációt kezdeményez az Interneten keresztül egy fájl vagy egyéb erőforrás kérésével a WEB honlappal, imi egy HTTP kiszolgáló. A kiszolgáló a kért információ elküldésével válaszol az ügyfélnek. Végh János | 2013. február 12. idő

53 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat működése dióhéjban



A hálózat funkcionális részei A hálózat megértése A hálózat működése dióhéjban A hálózat, mint szolgáltatás Összefoglalás


54 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat működése dióhéjban

A hálózat működése dióhéjban Az Internet áttekintése

©2009 http://SmartDraw.com


55 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | A hálózat, mint szolgáltatás





56 / 310


Hálózati szolgáltatások Az Internet áttekintése

A végfelhasználóknak nyújtott szolgáltatások szempontjából a hálózat valamiféle infrastruktúraként viselkedik. A szolgáltatások megbízható adatszállítást jelentenek, a forrástól a nyelőig. A hálózat egyik fő feladata, hogy lehetővé tegye a felhasználók és az alkalmazások számára az adatok és az erőforrások megosztott használatát. ©http://www.puthurinfotech.co.in


57 / 310


Helyi hálózatok Az Internet áttekintése

Céges vagy egyetemi használat esetén (de egyre inkább otthoni használat esetén is) saját számítógépünket egy ún. helyi hálózaton át csatlakoztatjuk az Internethez,



58 / 310


Otthoni hozzáférés: pont-pont Az Internet áttekintése

Otthonról hálózati szolgáltatónk routerére kell csatlakoznunk, pont-pont összeköttetéssel. Telefonvonalon: (digital subscriber line, DSL) Legfeljebb 1 Mbps feltöltés Legfeljebb 8 Mbps letöltés Dedikált fizikai vezeték a szolgáltatóhoz



59 / 310


Otthoni hozzáférés: pont-pont Az Internet áttekintése


TV kábelen: (hybrid fiber coax, HFC) 2 Mbps feltöltés 30 Mbps letöltés optikai vagy réz vezetékek, ISP routerhez; megosztva Végh János | 2013. február 12. idő

60 / 310


Tipikus otthoni Internet hozzáférés Az Internet áttekintése


Az otthoni hálózat tipikus komponensei: DSL vagy kábel modem router/firewall/NAT Ethernet vezeték nélküli hozzáférési pont Végh János | 2013. február 12. idő

61 / 310


Szolgáltatók, kapcsolódás az Internetre Az Internet áttekintése

a legfelsőbb szintű kapcsolódási lehetőség a hálózat elérési pont (Network Access Point, NAP). A szolgáltatók (Internet Service Provider, ISP) egy csatlakozási pontot (Point of Presence, POP) bérelnek és a hálózat elérésére, forgalomirányításra saját szervereiket használják.

bizonyos közös szabályokat mindenki betart vannak a kezeléssel és működtetéssel foglalkozó nemzetközi szervezetek mindenki egyazon nyelven beszél



62 / 310


Mit lát a felhasználó a hálózati működésből Az Internet áttekintése A kapcsolat megteremtéséhez megfelelő hardveres (hálózati interfész) és szoftveres (az operációs rendszer által biztosított protokollkészlet) feltételek szükségesek.



63 / 310


A hálózat az operációs rendszer szempontjából Az Internet áttekintése A *nix operációs rendszerek alatt minden FILE-ként kezelendő; ez alól a hálózat sem kivétel. Az erre a célra szolgáló „socket” kezeli (küldi és fogadja) az adatokat. Végső soron ez is FILE, közvetlenül pedig pipe.



64 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | Összefoglalás





65 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az Internet áttekintése | Összefoglalás

Összefoglalás Az Internet áttekintése

Megtanultuk, hogy a hálózat has rather complex architecture and operation, but can be used simply


66 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege

Fejezet tartalomjegyzék Alkalmazási réteg


67 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege | Alapfogalmak

Szakasz tartalomjegyzék Alkalmazási réteg

3 Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege

Alapfogalmak Áttekintés A tartománynév (DNS) rendszer A fájl továbbító protokoll (FTP) Telnet - remote terminal Az elektronikus levél A Világháló (WWW)


68 / 310


Az ügyfél-kiszolgáló modell Alkalmazási réteg

Egy tipikus ügyfél-kiszolgáló esemény a következő módon zajlik: A hálózaton keresztül kapcsolatba kerülő programok legtöbbször szerver-kliens (kiszolgáló/ügyfél) elven működnek.

1 2 3 4 5 6 7

©http://infomotions.com

8


a felhasználó elindítja az ügyfél programot és létrehozza a kérést az ügyfél kapcsolódik a kiszolgálóhoz az ügyfél elküldi a kérést a kiszolgálónak a kiszolgáló megvizsgálja a kérést a kiszolgáló kiszámítja kérdésre adandó választ a kiszolgáló elküldi az eredményt az ügyfélnek az ügyfél bemutatja az eredményt a felhasználónak szükség szerint ismétlik a kérést/választ

69 / 310


Hagyományos és hálózati szolgáltatás Alkalmazási réteg Az egyik leggyakrabban használt alkalmazás a számítógéphálózatokon Felépítése a hagyományos levélre hasonlít Egyszerű szövegeket szállít Más típusú adatok mellékletként (hang, kép, mozgókép) csatolhatók

©A. S. Tanenbaum: Computer Networks


70 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege | Áttekintés





71 / 310


A TCP/IP alkalmazási réteg helye és funkciói Alkalmazási réteg

A 7. (alkalmazási) réteg interfészt biztosít a hálózatra kapcsolódó felhasználó és a hálózati eszköz között.


fájlok átvitele, hálózati nyomtatás elektronikus levelezés böngészés a WEB-en elektronikus üzenetküldés


72 / 310






A 6. (megjelenítési) réteg formattálja a hálózatra kiküldendő adatokat. ©2004 http://www.globalknowledge.com

adatok titkosítási kódolása/dekódolása üzenetek tömörítése és kifejtése grafikus formattálás, tartalom fordítása


72 / 310






A 6. (megjelenítési) réteg formattálja a hálózatra kiküldendő adatokat. ©2004 http://www.globalknowledge.com

adatok titkosítási kódolása/dekódolása üzenetek tömörítése és kifejtése grafikus formattálás, tartalom fordítása

Az 5. (viszony) réteg szolgáltatásokat nyújt.


virtuálisan kapcsolatot teremt alkalmazások között szinkronizálja az adatáramlást dialógusokat hoz létre, paramétereket egyeztet adatokat nyugtáz, újraküld fukciócsoportokra osztja a szolgáltatást


72 / 310


A TCP/IP alkalmazási réteg protokolljai Alkalmazási réteg



73 / 310


Az alkalmazási réteg használata Alkalmazási réteg

A hálózati API teszi lehetővé egy hálózati alkalmazás számára, hogy az ún. protokoll csomaggal (protocol stack) kommunikáljon. A legtöbb operációs rendszernek van egy saját külön rétege arra, hogy az alkalmazási réteg fölött működjék és mintegy „elrejtse” a felhasználó és az alkalmazás elől a hálózat működését. A Windows esetén pl. az explorer.exe lát el ilyen feladatokat. ©2004 http://www.globalknowledge.com


74 / 310


Az alkalmazási réteg használata Alkalmazási réteg



Egy kiszolgáló más számítógépek számára nyújt szolgáltatásokat. A nyomtatókiszolgáló nyomtatót kezel és nyomtatási kéréseket teljesít. A fájl kiszolgáló azon az eszközön írási és olvasási kéréseket teljesít.

75 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege | A tartománynév (DNS) rendszer



Alapfogalmak Áttekintés A tartománynév (DNS) rendszer A DNS névtér felépítése A DNS lekérdezések működése

A fájl továbbító protokoll (FTP) Telnet - remote terminal Az elektronikus levél A Világháló (WWW)


76 / 310


Névfeloldás Alkalmazási réteg

Amikor az operációs rendszer számítógép névvel találkozik, azt a hosts fájl alapján címmé tudja fordítani.



77 / 310


Névfeloldás Alkalmazási réteg

Amikor az operációs rendszer számítógép névvel találkozik, azt a hosts fájl alapján címmé tudja fordítani. A nagyobb hálózatokban olyan hatékony, hierarchikus név rendszerre van szükség, amelyik



megosztja a névfeloldás felelősségét speciális névkiszolgálók között. a helyi nevek feloldását a helyi adminisztrátor jogává (és kötelességévé) teszi.

77 / 310


tartománynév rendszer, DNS Alkalmazási réteg

Alapszempontjaia : hierarchikus, tartomány alapú névkiosztás elosztott adatbázis A rendszer három fő komponensből áll: tartománynevek és erőforrás rekordok névkiszolgálók címfeloldó programok A DNS névtér többszintű tartományrendszer. aA

mai megoldást az RFC 1034, RFC 1035 tartalmazzák.

Tartománynevek tere Fa típusú gráf, melyben minden csúcs egy erőforráshalmazt reprezentál. A csúcsokhoz címkét rendelünk. Nulla hosszúságú címke csak a gyökérhez tartozhat. Két testvér csúcs címkéje nem lehet azonos. Végh János | 2013. február 12. idő

78 / 310



Címfeloldó program A névkiszolgálók és a felhasználói programok közötti kapcsolatot biztosító interfész. Az általános lekérdező funkciókon kívül, alapfeladata a gép névhez gép címet, vagy fordítva, a gép címhez gép nevet megkeresni.

Névkiszolgáló Olyan csomópont, amelyik a tartománynevek gráfját tárolja a tartománynevek rekordjaiban tárolja a zóna hiteles erőforrás rekordját a gyermek zónák szervereinek címét időlegesen más zónák rekordjait is névfeloldásra vonatkozó kérdéseket válaszol meg rekurzív módon iteratív módon Végh János | 2013. február 12. idő

79 / 310

felépítése

Alpont tartalomjegyzék Alkalmazási réteg





80 / 310

felépítése


.

mil

com

microsoft

www

dev

support

.

net

edu

org

IBM

mit

bme

hu

de

unideb

neptun

irh

www

inf

www

A hierarchia tetején a root (az ún. gyökér) csomópont áll. Az egyazon csomópontból származó, ún. testvér csúcsok egy-egy szintet alkotnak. Az azonos szinten levő (testvér) csúcsok címkéinek eltérőknek kell lenni. Végh János | 2013. február 12. idő

81 / 310

felépítése


.

root szint

mil

első szint

com

microsoft

második szint

www

dev

support

.

net

edu

org

IBM

mit

bme

harmadik szint

negyedik szint

hu

de

unideb

neptun

irh

www

inf

www


81 / 310

felépítése

tartománynév rendszer, DNS Alkalmazási réteg .

mil

com

.

net

edu

org

IBM

mit

bme

hu

de

Microsoft

Debrecen microsoft

www

dev

support

unideb

neptun

www

inf

IK irh

www


81 / 310

felépítése

DNS fogalmak Alkalmazási réteg

DNS zóna A tartománynév gráf éleinek átvágásával szintén maximálisan összefüggő részgráfokat kapunk. Egy-egy ilyen részgráfon elhelyezkedő csomópontok egy-egy zónát alkotnak.

Abszolút tartománynév A tartománynevek terében bármely csúcs egyértelműen leírható a csúcstól a gyökérig vezető, sorrendhelyes címkesorozattal.


82 / 310

felépítése

A DNS nevek kódolása Alkalmazási réteg

A DNS nevek kódolásakor az egymás után fűzött címkék elé egy bájtban beírják a címke karaktereinek számát, a végére pedig ’0’ értékű bájtot tesznek. Pl. a „www.xyzindustries.com” név kódolása „[3] w w w [13] x y z i n d u s t r i e s [3] c o m [0]” .



83 / 310

lekérdezések működése






84 / 310


A DNS névfeloldás menete Alkalmazási réteg

root

hu

com

unideb

www


85 / 310



root

hu

com

unideb

DNS kliens


www

85 / 310



root

hu

com

saját DNS

1 unideb

DNS kliens


www

85 / 310



root

2 root DNS

hu

com

saját DNS

1 unideb

DNS kliens


www

85 / 310



root

2 3

root DNS

hu

com

saját DNS

1 unideb

DNS kliens


www

85 / 310



root

2 root DNS

3

saját DNS

hu

4

com

1 hu DNS

DNS kliens


unideb

www

85 / 310



root

2 root DNS

3

saját DNS

5

hu

4

com

1 hu DNS

DNS kliens


unideb

www

85 / 310



root

2 root DNS

3

saját DNS

5

hu

4

com

1 6

hu DNS

unideb

www

DNS kliens unideb.hu DNS Végh János | 2013. február 12. idő

85 / 310



root

2 root DNS

3

5

saját DNS

hu

4

com

7

1

6

hu DNS

unideb

www


85 / 310



root

2 root DNS

3

5

saját DNS

hu

4

com

7

1 8

6

hu DNS

unideb

www


85 / 310



root

2 root DNS

rekurzív lekérdezés

3

5

saját DNS

hu

4

com

7

1 8

6

hu DNS

unideb

www

DNS kliens iteratív lekérdezés unideb.hu DNS Végh János | 2013. február 12. idő

85 / 310



fordított

normál . arpa in 157

. net

addr

edu

hu

mit 193 6

unideb

bme www

inf www

128 25


a névtérben a gráfnak egy éle külön a fordított irányú keresést szolgálja. Ilyen esetben a rendszer a számot az arpa legfelső szintű tartomány in addr nevű altartományában keresi, majd a megadott cím központozott alakjának sorban első, második, harmadik és negyedik számcsoportját használja címkeként. A 193.6.128.25 IP szám megadásakor tehát tulajdonképpen a 25.128.6.193.in-addr.arpa. „tartománynevet” keresi meg és a lekérdezés eredménye a www.unideb.hu tartománynév.

86 / 310



A DNS rendszerben a névfeloldáshoz szükséges adatokat egy vagy több szerveren helyezik el. A névfeloldáshoz szükséges információt ún. erőforrás rekordok (resource record, RR) tárolják egy adatbázisban. Hatékonysági okokból bináris formában tárolják, de egyszerű ASCII forrásként ábrázolják, egysoros bejegyzésként. Típus

Jelentés

Érték

SOA A MX NS CNAME PTR HINFO TXT

A lista kezdete Egy gazdagép IP címe Levél kiszolgáló címe Név kiszolgáló Kanonikus név Mutató Gazdagép leírás szöveg

Az ehhez a zónához tartozó paraméterek 32-bites egész A levelet fogadó tartomány A tartományhoz tartozó név kiszolgáló Tartomány név Az IP cím egy "álneve" A CPU és az operációs rendszer leírása Tetszőleges ASCII szöveg


87 / 310


Egy DNS adatbázis minta Alkalmazási réteg

©2003 by Prentice Hall/A. S. Tanenbaum


88 / 310


A DNS kérdés/válasz formátumok Alkalmazási réteg


A DNS lekérdezések és válaszok formátuma: Fejrész Egy bitkombináció a különböző kérdések (pl. standard query, status query stb.) elkülönítésére.

Kérdés A kérdéses név, és a kérdés egyéb paraméterei.

Válasz A kérdéshez tartozó direkt válasz.

Hitelesség A hiteles szerverek adatait leíró rekordok.

További adatok A kérdéshez kapcsolódó egyéb információk (RR).


89 / 310


A DNS működés áttekintése Alkalmazási réteg



90 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege | A fájl továbbító protokoll (FTP)





91 / 310


File Transfer Protocol (FTP) Alkalmazási réteg

©2008 by http://en.kioskea.net

DTP A kapcsolat létrehozásáért és az adatcsatorna kezeléséért felelős folyamat. PI A vezérlő csatornán kapott utasítások értelmezéséért felel (Protocol Interpreter). SERVER-PI figyeli a USER-PI által a vezérlő csatornán küldött utasításokat, létrehozza az adatcsatornát, fogadja és megválaszolja a USER-PI által küldött utasításokat, futtatja a SERVER-DTP-t. USER-PI felelős a kapcsolat létrehozásáért a szerverrel, utasításokat küld és fogad, szükség esetén vezérli USER-DTP-t Végh János | 2013. február 12. idő

92 / 310


Egy fájl letöltése FTP-vel Alkalmazási réteg

Felhasználói utasítás ftp -d pcguide.com ixl

****

dir

asc

FTP protokol utasítás/FTP szerver válasz Connected to pcguide.com. 220 ftp199.pair.com NcFTPd Server (licensed copy) ready. Name (pcguide.com:ixl): USER ixl 331 User ixl okay, need password. PASS XXXX 230-You are user #1 of 300 simultaneous users allowed. 230-Welcome to (<system name>) 230 Logged in. SYST 215 UNIX Type: L8 Remote system type is UNIX. Using binary mode to transfer files. PASV 227 Entering Passive Mode (ip1,ip2,ip3,ip4,193,224) LIST 150 Data connection accepted from ip5.ip6.ip7.ip8:4279; transfer starting. -rw-r-r- 1 ixl users 16 May 22 17:47 testfile.txt 226 Listing completed. TYPE A 200 Type okay. PASV 227 Entering Passive Mode (ip1,ip2,ip3,ip4,193,226) RETR testfile.txt


93 / 310


Az FTP protokoll áttekintése Alkalmazási réteg

A z FTP utasítások alapvetően három csoportba sorolhatók: Hozzáférés vezérlés Adatátviteli utasítások Szolgálati utasítások A kérésekre adott válaszok számokat és szöveget tartalmaznak; a felhasználói interfész könnyedén értékeli a válaszokat a számok alapján, a felhasználó (saját nemzeti nyelvére fordítva) könnyen megérti a szövegek alapján. A felhasználó egy interfész programmal áll kapcsolatban, amely felhasználóbarát a felhasználóhoz igazítható egyszerűsíthető, absztrahálható


94 / 310


Trivial File Transfer Protocol (TFTP) Alkalmazási réteg

Az FTP sok mindent tud, de bizonyos (pl. beágyazott) gépeken nehéz implementálni, és legtöbb funkciójára nincs is szükség. Ha a kis méret és egyszerű implementálás fontosabb, akkor elegendő a Trivial File Transfer Protocol (TFTP) is, ami lényegében a File Transfer Protocol (FTP) „lecsupaszított” változata.


95 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege | Telnet - remote terminal





96 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege | Telnet - remote terminal

Távoli számítógépek közvetlen használata Alkalmazási réteg

A Telnet főbb jellemzői kliens/szerver módszerrel működik állandó kapcsolatot épít ki „ jól ismert” 23/TCP port címet használ egyetlen adatfolyamot küld a szerver gép több klienssel is kapcsolatot tarthat egyszerű kommunikációs protokol ©2012 by http://dlg.com

Használatára példa: $ telnet www.someserversomewhere.org


97 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege | Az elektronikus levél



Alapfogalmak Áttekintés A tartománynév (DNS) rendszer A fájl továbbító protokoll (FTP) Telnet - remote terminal Az elektronikus levél Az SMTP protokoll A POP protokoll Az IMAP protokoll A MIME kiterjesztés

A Világháló (WWW)


98 / 310


Az elektronikus levél Alkalmazási réteg

©2007 by Wikipedia


99 / 310


e-mail küldés és fogadás Alkalmazási réteg

©2004 A. S. Tanenbaum: Computer Networks

A legegyszerűbb esetben a felhasználó levelező kliense ugyanazon a számítógépen található, mint a levélkiszolgáló . A levelek letöltésére a szerverről a kliensre a POP3 vagy IMAP protokollok valamelyikét használják. Végh János | 2013. február 12. idő

100 / 310


A POP3 és IMAP protokollok összehasonlítása Alkalmazási réteg

Tulajdonság

POP3

IMAP

Definíciója Használt port/protokoll E-mail tárolása E-mail olvasás helye Kapcsolat ideje Szerver erőforrás igény Több levélfiók Leveleket menti Mobil felhasználásra jó? Letöltés vezérlési lehetőség Részleges letöltés Tárolási kvóta problémák Egyszerű implementálni? Széleskörűen támogatott?

RFC 1939 110/TCP Felhasználói PC Oﬀ-line Kevés Kevés Nincs Felhasználó Nem Kicsi Nincs Nincs Igen Igen

RFC 2060 143/TCP Szerver On-line Sok Sok Lehetséges ISP Igen Nagy Van Lehet Nem Növekszik


101 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege | Az elektronikus levél | Az SMTP protokoll






102 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege | Az elektronikus levél | Az SMTP protokoll

Az SMTP protokoll Alkalmazási réteg A Simple Mail Transfer Protocola (SMTP) a levelek célba juttatásáért felelős.


egy SMTP kiszolgálóhoz közvetlenül is kapcsolódhatunk: $

telnet www.someserversomewhere.org 25 a RFC

821


103 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege | Az elektronikus levél | A POP protokoll






104 / 310


A POP3 protokoll Alkalmazási réteg Az elektronikus leveleket a PC-re installált levelező kliensekkel (Outlook, Eudora, ...) írjuk és olvassuk, a POP3 protokollta használva. A POP3 csak egyirányú átvitelt tesz lehetővé, a levélkiszolgálótól a levelező kliens felé. Működését megfigyelhetjük a következő parancssor kiadásával: $ telnet mail.isp.com 110

©2003 by http://www.sahughes.net

a RFC

1939


105 / 310


Három üzenet letöltése POP3 segítségével Alkalmazási réteg

A POP protokollal a felhasználó ténylegesen saját gépére tölti le leveleit és törli azokat a kiszolgálóról. Az letöltés idejére TCP összeköttetés épül ki.



106 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege | Az elektronikus levél | Az IMAP protokoll






107 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege | Az elektronikus levél | Az IMAP protokoll

Az IMAP protokoll Alkalmazási réteg A POP protokollal szemben a IMAP4 protokolla nemcsak elszállítja a leveleket a kliens szoftverhez, hanem lehetővé teszi azt is, hogy a szerveren könyvtárakba rendezzük a leveleinket. Ettől teljesen eltérő módon működik a webmail, amelynek használatával leveleinket egy web böngésző segítségével tudjuk írni és olvasni.


a RFC

2060


108 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege | Az elektronikus levél | A MIME kiterjesztés






109 / 310


A MIME kiterjesztés Alkalmazási réteg

A MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions1 ) teszi lehetővé, hogy ne csak angol szövegeket, hanem akár kép vagy hangüzeneteket csatoljunk az elektronikus levelekhez. Az üzeneteket a küldő szoftver szöveggé kódolja, a fogadó pedig dekódolja.

lehetővé teszi, hogy az elektronikus levél „felhasználó által definiált” mezőket is használjon, és ezt a lehetőséget a e-mail továbbító protokollok is megfelelően kezelik. ©2008 by http://www.learnthenet.com

1 RFC

2045-RFC 2049


110 / 310


A MIME munkamódszere Alkalmazási réteg

A fogadó szoftvernek tudnia kell, mivé kódolja vissza a kapott szöveget. Ennek segítésére a küldő egy Content-Type: /<subtype> [; parameter1 ; . ; parameterN ]

formájú sorban adja meg a melléklet /<subtype>

adattípusát.


111 / 310


A MIME adattípusai Alkalmazási réteg

Fő típus

Altípus

Leírás

Text

Plain Enriched GIF JPEG Basic MPEG Octet-stream Postscript Rfc822 Partial External-body Mixed Alternative Parallel Digest

Formázatlan szöveg Szöveg egyszerű formázási parancsokkal Állókép GIF formátumban Állókép JPEG formátumban Hallható hang Film MPEG formátumban Bájtsorozat Nyomtatható dokumentum PostScript formában MIME RFC 822-es üzenet Több részre bontott üzenet Az üzenetet külön át kell hozni a hálózaton Független üzenetdarabok Azonos üzenet eltérő formátumokban Egyidejűleg megjelenítendő üzenetek Összefoglaló, RFC 822-es üzenetekből álló üzenet

Image Audio Video Application Message Multipart


112 / 310


A MIME adatátviteli példa Alkalmazási réteg




113 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege | A Világháló (WWW)




A Hypertext Markup Language (HTML) A Hypertext Transfer Protocol (HTTP) A WWW címzési rendszere (URIs) Webmail


114 / 310


A Világháló (WWW) és az Internet Alkalmazási réteg

©http://www.computerhistory.org Végh János | 2013. február 12. idő

115 / 310


A Világháló (WWW) Alkalmazási réteg

A WWW lényegében csak kiterjeszti az elektronikus levél és a fájlküldés (FTP) során már megismert szolgáltatásokat. Hogy azoknál mégis lényegesen többet nyújt, az főként a documentumok között kapcsolatot teremtő („hypertext”) tulajdonságának, és a multimédiás fájlokat is hatékonyan kezelő protokolljának köszönhető.



116 / 310


A World Wide Web modellje Alkalmazási réteg “The WorldWideWeb (W3) is the universe of network-accessible information, an embodiment of human knowledge. It is an initiative started at CERN, now with many participants. It has a body of software, and a set of protocols and conventions. W3 uses hypertext and multimedia techniques to make the web easy for anyone to roam, browse, and contribute to." –Tim Berners-Lee 1993



117 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege | A Világháló (WWW) | A Hypertext Markup Language (HTML)






118 / 310


A Hypertext Markup Language (HTML) Alkalmazási réteg

Egy jelölőnyelv Őse: Standard Generalized Markup Language (SGML) Szöveges utasításai vannak minden szempontra




119 / 310


Néhány HTML utasítás Alkalmazási réteg

Utasítás

leírás

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .

. . .

. . .

Declares the Web page to be written in HTML Delimits the page’s head Defines the title (not displayed on the page) Delimits the page’s body Delimits a level n heading Set . . . in boldface Set . . . in italics Center . . . on the page horizontally Brackets an unordered (bulleted) list Brackets an numbered list Starts a list item (there is no
) Forces a line break here Starts a paragraph Inserts a Horizontal rule Displays an image here Defines a hyperlink


120 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege | A Világháló (WWW) | A Hypertext Transfer Protocol (HTTP)






121 / 310


A Hypertext Transfer Protocol (HTTP) Alkalmazási réteg

Jelenleg használatos változata a Hypertext Transfer Protocol - HTTP/1.1a . A Telnet NVT módszerét használja a HTTP is. Például, a $

telnet www.someserversomewhere.org 80

parancssor kiadásával közvetlenül is kapcsolódhatunk egy HTTP kiszolgálóhoz, ami a fenti bejelentkezés után HTTP kéréseket vár. A protokol különböző médiumokat is kezel, az elektronikus levél MIME koncepciójának nagyon sok elemét használja. Generikus üzenetformátuma: <start-line>\<message-headers>\ <empty-line> [<message-body>] [<message-trailers>] a RFC

2616


122 / 310


HTTP Request üzenetformátuma Alkalmazási réteg

<request-line> <request-headers> <entity-headers> <empty-line> [<message-body>] [<message-trailers>] ©2005 by http://www.tcpipguide.com/C. M. Kozierok


123 / 310


A HTTP Response üzenetformátuma Alkalmazási réteg

<status-line> <entity-headers> <empty-line> [<message-body>] [<message-trailers>] ©2005 by http://www.tcpipguide.com/C. M. Kozierok

A HTTP kérésre válaszul legalább egy HTTP válasz üzenet érkezik. A válasz állapotkódot tartalmaz, és többnyire a kért erőforrást.


124 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege | A Világháló (WWW) | A WWW címzési rendszere (URIs)






125 / 310


A WWW címzési rendszere (URIs) Alkalmazási réteg

URI (Uniform Resource Identifier) Tömören és egyértelműen ír le egy hálózati erőforrást, egyfajta „alkalmazási rétegbeli cím”. Kompakt, szöveges kifejezés, amely minden lényeges információt tartalmaz egy erőforrás eléréséhez. A hiperhivatkozások megvalósításához nélkülözhetetlen.

Az URI a hálózat (WWW) használatából nőtt ki, mára általánosították és általánosan használják a TCP/IP protokollokkal kapcsolatosan


126 / 310


A WWW címzési rendszere (URIs) Alkalmazási réteg

Az URI összefoglaló név; két fő fajtája: Uniform Resource Locator (URL) és Uniform Resource Name (URN) Az elterjedten használt URL elvi felépítése: <scheme>:<scheme-specific-part> aminek a legáltalánosabb kifejtett formája <scheme>://<user>:<password>@ :<port>/; <params>?# Az egyes elérési módokhoz (sémák) tartozó szintaxisok eltérőek.


127 / 310


Uniform Resource Name (URN) Alkalmazási réteg

Egy hálózati erőforrás különböző kópiái különböző neveket kapnak, bár egyébként azonosak. Ezek egységesen jelölhetők a Uniform Resource Name (URN)2 használatával. A különféle erőforrásokat egy-egy névtér (namespace) írja le. Az URN általános szintaxisa URN: : Például egy könyv esetén URN:isbn:0-679-73669-7 Bár egyértelműen azonosít egy erőforrást, nem mondja meg, hogy lehet azt elérni. Erre egy, a DNS-hez hasonló feloldási mechanizmus3 szükséges (URI Resolution Services Necessary for URN Resolution).

2 RFC

1737


128 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege | A Világháló (WWW) | Webmail






129 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell alkalmazási (7.) rétege | A Világháló (WWW) | Webmail

A Webmail komponensei és működése Alkalmazási réteg


A Webmail az IMAP4 protokollt használja. Működése: A HTML protokol segítségével kapcsolatba lép a felhasználó PC-jével. Bejelentkezéskor felhasználónévvel és jelszóval azonosítja a felhasználót. Az elektronikus leveleket kiolvassa a felhasználó saját levélfiókjából és a web-es képernyőn megjeleníti a beérkezett levelek listáját. A listából egy levelet kiválasztva megjeleníti az üzenetet. Új elektronikus levelet a böngészőben írunk, a HTTP protokollal elküldjük a szervernek, ami aztán SMTP protokollal küldi tovább. Végh János | 2013. február 12. idő

130 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell szállítási (4.) rétege

Fejezet tartalomjegyzék Szállítási réteg


131 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell szállítási (4.) rétege | Alapfogalmak

Szakasz tartalomjegyzék Szállítási réteg

4 Az OSI modell szállítási (4.) rétege

Alapfogalmak

Kapcsolat típusok Összekötés típusok A csomagkapcsolt hálózatok viselkedése

Áttekintés A szállítási szolgáltatás Az UDP protokoll A TCP protokol


132 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell szállítási (4.) rétege | Alapfogalmak | Kapcsolat típusok

Alpont tartalomjegyzék Szállítási réteg


Alapfogalmak




133 / 310


Kapcsolatmentes és kapcsolat-alapú protokoll Szállítási réteg

Az adatttovábbítás vagy alkalmi (nyugtázatlan) üzenettel, vagy az adatforgalom teljes ideje alatt fenálló, kétirányú, nyugtázó jellegű üzenet forgalommal történhet.




134 / 310


Socket címek cseréje Szállítási réteg


A következõ példa mutatja, hogyan lehet elérni a küldõ géprõl socketen keresztül a célgép egy alkalmazását: 1

2

Az A számítógép kapcsolatot kezdeményez a B számítógéppel egy jól ismert port címen. A küldött üzenet egyik mezõje tartalmazza azt az információt, hogy a B számítógépnek milyen port számot kell használnia, amikor információt küld vissza az A számítógépnek. A B számítógépen futó alkalmazás által az A számítógépen futó alkalmazásnak küldött üzenetekben ez a socket cím lesz a cél címe. Végh János | 2013. február 12. idő

135 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell szállítási (4.) rétege | Alapfogalmak | Összekötés típusok



Alapfogalmak




136 / 310


Kapcsolt hálózat Szállítási réteg



137 / 310


Áramkör kapcsolás Szállítási réteg

Vonalkapcsolásos hálózat esetén tényleges vezetékes kapcsolatot hozunk létre az összeköttetés idejére. Jellemzői: dedikált kommunikációs út az állomások között fázisai: felépítés - átvitel- lebontás intelligensnek kell lennie az útvonal megtervezéséhez a nem használt kapacitás elvész



138 / 310


Csomag kapcsolás Szállítási réteg

az adatok kis csomagokban továbbítódnak részekre bontva, vezérlő információkkal a csomag vétel után tárolódik, majd továbbítódik egyes vonalszakaszok többszörösen is kihasználhatók sorbanállás jön létre,



139 / 310


Virtuális áramkör kapcsolás Szállítási réteg

Ilyen esetben előre kijelöljük az útvonalat, felépítjük a kapcsolatot, stb: érvényesek rá a vonalkapcsolásnál megismert jellemzők. Ennek ellenére, ténylegesen csomagkapcsolásos rendszer továbbítja az adatokat, de jellemzői és kapcsolása főként a vonalkapcsolás jegyeit viseli magán.



140 / 310


Összekötés típusok - összehasonlítás Szállítási réteg

Kérdés

Datagramm

Virtuális áramkör

Kapcsolat felépítés Címzés Állapotinformáció

Nem szükséges Teljes forrás és célcím Nincs

Forgalomirányítás

A csomagok függetlenek

Hiba hatása

Néhány elveszett csomag

Szolgálatminőség Torlódásvédelem

Bonyolult Bonyolult

Szükséges Virtuális áramkör szám Virtuális áramköröket tárolni kell Minden csomag a felépített útvonalon halad A csomóponton átmenő összes áramkör megszakad Lefoglalt erőforrástól függ Lefoglalt erőforrástól függ


141 / 310


Összekötés típusok - összefoglalás Szállítási réteg

Átviteli mód - Vonalkapcsolt A tényleges adatátvitel előtt dedikált kapcsolat épül ki az adó és a vevő között, ami a teljes átvitel során fennáll.

Átviteli mód - Üzenetkapcsolt A teljes üzenet halad csomópontról csomópontra, mindig csak egy összeköttetést terhel.

Átviteli mód - Csomagkapcsolt A teljes információt maximált méretű darabokra (csomagokra) tördelik, és azokat függetlenül, üzenetkapcsolt elven továbbítják.


142 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell szállítási (4.) rétege | Alapfogalmak | A csomagkapcsolt hálózatok viselkedése



Alapfogalmak




143 / 310


Hálózati késleltetés Szállítási réteg A hálózaton áthaladó csomagok továbbítása egyik csomópontból a másikba időbe telik, így késleltetési idő lép fel: Tdelay = Tf + Tc + Ts + Tp = Tq + TP + Ts + TP Tf Tc Tt Tp

továbbítási (forwarding) késleltetés torlódási (congestion) késleltetés továbbítási (transmission, serialization) késleltetés terjedési (propagation) késleltetés

Egy másik szemlélet szerint a bemenő és a kimenő üzenetsorban eltöltött idő összege a Tq sorban állási (queueing) idő; és az üzenet feldolgozásával töltött idő a TP feldolgozási (processing) idő.

©2012 http://Accedian.com


144 / 310


A csomagméret hatása az átviteli időre Szállítási réteg

A csomagméretnek az átviteli időre is hatása van. Az átküldendő csomag 40 bájtot tartalmaz, amihez az átvitel céljára 3-bájtos fejzetet csatolunk. a teljes átviteli idő csökken az átfedő átvitellel. Azonban, több és kisebb csomag használatakor megnövelt késleltetés is előfordulhat. ©2004 by Prentice Hall/W. Stallings


145 / 310


Különböző típusú hálózatok időzítése Szállítási réteg



146 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell szállítási (4.) rétege | Áttekintés



Alapfogalmak Áttekintés A szállítási szolgáltatás Az UDP protokoll A TCP protokol


147 / 310


Az OSI modell szállítási rétegének funkciói Szállítási réteg

A 4. (szállítási) réteg végpontok közötti szolgáltatást biztosít a hálózaton át.



alkalmazás azonosítása, kliens-oldali egyed azonosítás az egész üzenet épségben való megérkezésének nyugtázása az adatok szegmentálása hálózati átvitelhez adatáramlás vezérlése, memória túlcsordulás megelőzésére átviteli hiba észlelése az adatok sorbarendezése a fogadó oldalon egyetlen fizikai vonal megosztása több session között

148 / 310


TCP/IP protokollkészlet: szállítási réteg Szállítási réteg Az adatokat az alkalmazásoktól a szállítási réteg továbbítja a protokollkészlet mélyebb rétegei felé. Ebben a rétegben végezhetünk hibavizsgálatot, adatfolyam vezérlést, hálózati átvitel ellenőrzést is.

©2008 www.softpanorama.org


149 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell szállítási (4.) rétege | A szállítási szolgáltatás





150 / 310


Az OSI modell szállítási rétegének funkciói Szállítási réteg A ténylegesen szolgáltatást nyújtó funkcionális elem (transport entity) ebben a szakaszban absztrakt fogalomként kezelődik.


Az absztrakt megfogalmazásban a szállítási protokoll adategysége a TPDU (Transfer Protocol Data Unit), ami fizikailag (esetleg egymásba ágyazott) adatcsomagnak felel meg. Hasonlóképpen, a szolgáltatás elérési pontjának neve TSAP (Transport Service Access Point).


151 / 310


A szállítási primitívek Szállítási réteg

A szállítási rétegnek egy szállítási szolgálati interfészt kell biztosítani az alkalmazási folyamatok számára. Primitív

Jelentés

SOCKET

Új kommunikációs végpont (csatlakozó) létrehozása Helyi cím hozzárendelése a csatlakozóhoz Összeköttetés-elfogadási szándék bejelentése Hívó blokkolása összeköttetéslétesítési kísérletig Összeköttetés létrehozási kísérlet Adatküldés az összeköttetésen keresztül Adatfogadás az összeköttetésen keresztül Az összeköttetés felbontása

BIND LISTEN ACCEPT CONNECT SEND RECEIVE CLOSE


152 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell szállítási (4.) rétege | Az UDP protokoll





153 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell szállítási (4.) rétege | Az UDP protokoll

Az UDP fejzet Szállítási réteg

Az UDP (User Datagram Protocola ) mindössze 8 bájtos fejzetből és a felhasználói adatokból álló csomagokat (szegmenseket) képes küldeni a hálózaton, összeköttetés kiépítése nélkül. Az UDP protokoll esetén az elküldött üzenetről nincs visszajelzés: ha megérkezett, jó, ha nem, úgy is. A küldő nem kap kötelezően visszajelzést. a RFC

768

Bár az UDP protokollt általában úgy jellemzik, hogy abban nincs hibavizsgálat, valami (eléggé korlátozott) elemi ellenőrzést azért végez. Az UDP nem biztosítja a sorrend átrendezését.



154 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell szállítási (4.) rétege | A TCP protokol




A TCP főbb jellemzői A TCP/IP csomagok (de)multiplexelése Kapcsolat kezelése Adatkezelés és csomagolás Megbízható adatátvitel Adatáramoltatás Elveszett csomagok kezelése


155 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell szállítási (4.) rétege | A TCP protokol | A TCP főbb jellemzői






156 / 310


A TCP fejzet Szállítási réteg A TCP-t elsősorban az adatátvitel minősége különbözteti meg az UDP-től. Ennek két kulcsfeladata: Megbízhatóság Megérkezés ellenőrzésével és újraküldéssel Adatáramlás vezérlése a küldési sebesség változtatásával, a túlterhelés elkerülésére



157 / 310


A TCP fő feladatai Szállítási réteg

A TCP tevékenysége a következő fő feladatokra koncentrál: Címzés/multiplexelés Kapcsolat kezelése (létrehozása, fenntartása és megszüntetése) Adatkezelés és csomagolás Adatátvitel Megbízhatóság és minőség biztosítása Adatáramoltatás


158 / 310


A TCP fő feladatai Szállítási réteg

A TCP tevékenysége a következő fő feladatokra koncentrál: Címzés/multiplexelés Kapcsolat kezelése (létrehozása, fenntartása és megszüntetése) Adatkezelés és csomagolás Adatátvitel Megbízhatóság és minőség biztosítása Adatáramoltatás És amit nem csinál: Használati mód előírása Biztonság szolgáltatása Üzenethatárok megtartása A kommunikáció garantálása


158 / 310


A TCP fő jellemzői Szállítási réteg

A TCP protokoll fontosabb tulajdonságai: Kapcsolat-orientált A TCP megköveteli, hogy az eszközök adatküldés előtt kapcsolatot teremtsenek egymással. Kétirányú Mindkét eszköz képes adatokat küldeni és fogadni Több végpontú Az eszközök több kapcsolatot is megnyithatnak, akár ugyanazzal, akár különböző eszközzel, és ezeket a kapcsolatokat egymástól függetlenül, ütközés nélkül kezelhetik. Megbízható A TCP figyelemmel kíséri mind az adatok küldését, mind fogadását. Nyugtázott A TCP minden küldeményt nyugtáz. Stream-orientált A TCP folyamatos adatfolyam küldését teszi lehetővé. Struktúra nélküli A TCP adatfolyamban nincsenek természetes osztópontok a alkalmazástól kapott adatfolyam elemei között. Adatfolyam-vezérelt A TCP nem csak becsomagolja és a lehető leggyorsabban továbbítja az adatokat. Végh János | 2013. február 12. idő

159 / 310

(de)multiplexelése






160 / 310

(de)multiplexelése

A TCP/IP csomagok (de)multiplexelése Szállítási réteg a különféle protokollokat használó különféle alkalmazásoktól származó üzenetek uniformizálódnak, a fogadó oldalon pedig a kézbesítéshez szükség van a címzett pontos azonosítására, amihez a port címet használja.



161 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell szállítási (4.) rétege | A TCP protokol | Kapcsolat kezelése






162 / 310


TCP kapcsolat létesítése Szállítási réteg A TCP nyújt olyan szolgáltatásokat, amelyek felhasználásával az eszközök létrehozhatnak az adatok továbbítására szolgáló kapcsolatot. Ennek megnyitása után a TCP kezelni tudja a kapcsolatot és az azzal kapcsolatos problémákat. Amikor már nincs szükség a kapcsolatra, külön eljárással le lehet azt zárni.

©2008 http://www.itwizard.info


163 / 310


TCP kapcsolat felbontása Szállítási réteg Az adatátvitel lebonyolítása után a partnerek valamelyike kezdeményezi a fennálló kapcsolat rendezett lezárását.

©2008 http://www.itwizard.info


164 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell szállítási (4.) rétege | A TCP protokol | Adatkezelés és csomagolás






165 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell szállítási (4.) rétege | A TCP protokol | Adatkezelés és csomagolás

TCP kapcsolat működtetése Szállítási réteg Ha egyszer a TCP kapcsolat létrejött, az alkalmazás bármilyen stream-et küldhet a TCP-nek. A TCP a bájtokat megfelelő méretű szegmensekké tördeli.



166 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell szállítási (4.) rétege | A TCP protokol | Megbízható adatátvitel






167 / 310


Pozitív nyugtázás újraküldéssel Szállítási réteg


A legegyszerűbb esetben a fogadó gép nyugtát küld a küldőnek. A küldő gép egy időzítést figyel; ha adott időn belül nincs válasz, újraküldi az üzenetet. Végh János | 2013. február 12. idő

168 / 310


Javított pozitív nyugtázás újraküldéssel Szállítási réteg


az üzenetekhez hozzárendelhetünk egy sorszámot, a küldési limit paraméterrel korlátozhatjuk a folyamatban levő (nyugtázatlan) üzenetek számát Végh János | 2013. február 12. idő

169 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell szállítási (4.) rétege | A TCP protokol | Adatáramoltatás






170 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell szállítási (4.) rétege | A TCP protokol | Adatáramoltatás

A TCP csúszóablakos nyugtázó rendszere Szállítási réteg A TCP ehhez hasonló, de bonyolultabb módszert követ.


Az átviendő TCP stream bájtjait logikailag négy kategóriába sorolhatjuk: Elküldött és nyugtázott üzenetek Elküldött, de (még) nem nyugtázott üzenetek Elküldhető üzenetek, amelyeket a fogadó képes fogadni Elküldendő üzenetek, amelyeket a küldő (még) nem volt képes elküldeni A folyamat kulcsa a (küldési) ablak, azaz az az üzenet mennyiség, amit a fogadó engedélyez a küldőnek, hogy azokat nyugta nélkül elküldje. Végh János | 2013. február 12. idő

171 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell szállítási (4.) rétege | A TCP protokol | Elveszett csomagok kezelése






172 / 310


TCP tranzakció újraküldéssel Szállítási réteg

Az egyes szegmensek elküldését a TCP úgy végzi el, hogy azokat egy újraküldési sorba helyezi el, és az elküldéskor elindít egy újraküldési időzítőt. A továbbítás során minden egyes szegmens bekerül ebbe a sorba. A sor az újraküldési időzítő maradék értéke szerint rendezett. Ha a nyugta az időzítés lejárta előtt megérkezik, a TCP kiveszi a szegmenst a sorból, különben újraküldi. A szegmens utolsó bájtja sorszámánál nagyobb (vagy egyenlő) nyugtaszám jelzi, hogy a szegmens épségben megérkezett. A TCP nyugtázási rendszere A TCP kumulatív nyugtázási rendszert használ, azaz a nyugtaszám azt jelenti, hogy valamennyi kisebb sorszámú bájt rendben megérkezett.


173 / 310


TCP tranzakció újraküldéssel Szállítási réteg

A szerver gyors egymásutánban elküld három szegmenst, mindegyiknél elindítva egy időzítőt. A harmadik szegmens elvész. A negyedik szegmens érkezésekor a kliens az adatokat a helyükre teszi, de nem tudja a nyugtát elküldeni, mivel azzal a harmadik szegmens érkezését is elismerné. A harmadik szegmens időzítésének lejártakor a szerver újra elküldi a szegmenst, aminek megérkezésekor a harmadik és a negyedik szegmens egyaránt nyugtázódik, általában csak egy nyugtával. ©2005 by http://www.tcpipguide.com/C. M. Kozierok


174 / 310


TCP tranzakció szelektív újraküldéssel Szállítási réteg

Ha a partnerek mindegyike képes rá és ezt előzetesen végigtárgyalják, a hiányzó csomagot a küldő kiválasztja a fogadó által küldött „szelektív nyugta” alapján. A fogadó TCP jelzi, hogy megkapta a negyedik szegmenst, ennek alapján a küldő következtetni tudja, hogy csak a harmadikat kell újraküldenie.



175 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell hálózati (3.) rétege

Fejezet tartalomjegyzék A hálózati réteg


176 / 310


Hálózati összekötő eszközök A hálózati réteg szükség van a hálózati forgalom irányítására és az adatok szűrésére is. Az összekötő eszközök feladatai: Forgalomirányítás Összekapcsolás (fizikailag különböző eszközök vagy eltérő protokollok) Hierarchikus címzés megvalósítása Jel regenerálás (alsóbb szinteken)



177 / 310


A hálózati (internet) réteg áttekintése A hálózati réteg A hálózati réteg a hálózatok együttműködését (internetworking) határozza meg.



178 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell hálózati (3.) rétege | Áttekintés

Szakasz tartalomjegyzék A hálózati réteg

5 Az OSI modell hálózati (3.) rétege

Áttekintés IP címzés IP címosztályok IP alhálózatok Változó hosszúságú alhálózati maszk - VLSM Osztály nélküli címfelosztás - CIDR IP datagrammok Forgalomszervezés csomagkapcsolt hálózatokban


179 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell hálózati (3.) rétege | Áttekintés

A hálózati réteg feladatai A hálózati réteg Alapfeladatai: Logikai címzés A hálózaton kommunikáló eszközöknek saját logikai címük van Útválasztás Az adattovábbítás az összekapcsolt hálózatokon át a hálózati réteg meghatározó funkciója. Datagram csomagolás Mint a többi rétegben is, csak kicsit másként Tördelés és összeállítás A hálózati rétegben használatos technológiák korlátozzák az üzenetek hosszát. Hibakezelés Külön protokollok használatosak.



180 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell hálózati (3.) rétege | IP címzés





181 / 310


Az IP címek fő funkciója A hálózati réteg Az IP címzés alapján tudni kell azonosítani a címzettet és ki kell tudni találni, hogy milyen útvonal vezet hozzá.



182 / 310


Az IP címek és interfészek A hálózati réteg



183 / 310


Az IP cím szerkezete és ábrázolása A hálózati réteg

A hálózati eszközök címzésére szolgáló IP címek lényegében 32-bites bináris számok, amelyeket az emberi felhasználók a könnyebbség kedvéért általában 4 db, közbülső pontokkal elválasztott decimális számként adnak meg. Az egyes decimális számok az egyes bájtoknak felelnek meg; ennek következtében a decimális értékek 0-255 közé esnek. A 32-bites címet 4 bájtra osztják, és a szokásos ábrázolása a bájtok decimálisan megjelenített, központokkal elválasztott értéke.

©2005 by http://www.tcpipguide.com/C. M. Kozierok ©2008 by http://http://technet.microsoft.com


184 / 310


IP cím és alhálózat A hálózati réteg

IP címzés IP-cím a csomópont logikai azonosítója, 32 bites érték Pontozott decimális a szokásos megjelenítési mód (bájtonként decimális érték) Címtartományok az InterNIC intézményeknek oszt ki tartományokat


185 / 310


IP cím és alhálózat A hálózati réteg

IP címzés IP-cím a csomópont logikai azonosítója, 32 bites érték Pontozott decimális a szokásos megjelenítési mód (bájtonként decimális érték) Címtartományok az InterNIC intézményeknek oszt ki tartományokat

Bár lehetőség van arra, hogy a gazdagép azonosítója alapján szervezzünk alhálózatokat, ez komplikált és használhatatlan lenne pár millió gazdagép esetén. Sokkal gyakorlatiasabb a hálózati azonosítók felhasználásával felosztani a hálózatot, hogy a gazdagépek és az útvonalválasztók az IP cím alapján ki tudják választani a cél-szegmenst. Az IP címek intenzív használata meglehetősen bonyolult felosztási szabályokat alakított ki. Az útvonalszervezők képesek a hálózaton belül az alhálózat címére (ami általában egy hálózati szegmensnek felel meg) továbbítani a datagrammokat. Végh János | 2013. február 12. idő

185 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell hálózati (3.) rétege | IP címosztályok





186 / 310


IP címosztályok A hálózati réteg

Amikor az Internet erőteljes növekedésnek indult, a rendcsinálás során az első ötlet a címek osztályba sorolása volt. A címeket címosztályokba sorolták, és hálózat/gazdagép címre bontották. A osztályú cím esetén a hálózat címe 8 bit, a gazdagépé 24 bit, B osztályú cím esetén 16 + 16, C osztályú cím esetén 24+8.



187 / 310


IP címosztályok A hálózati réteg

Amikor az Internet erőteljes növekedésnek indult, a rendcsinálás során az első ötlet a címek osztályba sorolása volt. A címeket címosztályokba sorolták, és hálózat/gazdagép címre bontották. A osztályú cím esetén a hálózat címe 8 bit, a gazdagépé 24 bit, B osztályú cím esetén 16 + 16, C osztályú cím esetén 24+8.




187 / 310


Az IP címosztály módszer értékelése A hálózati réteg

Ez a módszer egy kétszintű hierarchiát vezet be a címtérbe: hálózatokra és hálózaton belüli gazdagépekre osztja fel azt. Bár manapság (az Internet több nagyságrendnyi növekedése után) inkább a hátrányait szokták hangsúlyozni, komoly előnyei is voltak: Egyszerű és világos Kellően flexibilis Egyszerű útvonalszervezés Fenntartott címek is vannak


188 / 310


Az IP címosztály módszer értékelése A hálózati réteg

Ez a módszer egy kétszintű hierarchiát vezet be a címtérbe: hálózatokra és hálózaton belüli gazdagépekre osztja fel azt. Bár manapság (az Internet több nagyságrendnyi növekedése után) inkább a hátrányait szokták hangsúlyozni, komoly előnyei is voltak: Egyszerű és világos Kellően flexibilis Egyszerű útvonalszervezés Fenntartott címek is vannak Főbb hibái viszont: Belső rugalmasság hiánya A címtér nem eléggé hatékony kihasználása A router táblázatok jelentős megnövekedése


188 / 310


IP cím felosztása bájton belül A hálózati réteg



189 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell hálózati (3.) rétege | IP alhálózatok





190 / 310


IP alhálózatok A hálózati réteg

Az egyik lehetséges megoldása az IP címtér jobb hatásfokú felosztására, hogy egy harmadik hierarchia-szintet is létrehozunk: a nagy hálózat alhálózatokat tartalmaz, az pedig gazdagépeket. Előnyei: Tükrözi a hálózat szerkezetét Flexibilitás Az Internet számára nem látható A fejlesztéshez nem kell új IP cím Nem növeli a routing táblázatokat a RFC

950


191 / 310


IP alhálózatok A hálózati réteg

Az egyik lehetséges megoldása az IP címtér jobb hatásfokú felosztására, hogy egy harmadik hierarchia-szintet is létrehozunk: a nagy hálózat alhálózatokat tartalmaz, az pedig gazdagépeket. Előnyei: Tükrözi a hálózat szerkezetét Flexibilitás Az Internet számára nem látható A fejlesztéshez nem kell új IP cím Nem növeli a routing táblázatokat a RFC

950

Alhálózati maszk Az alhálózati maszk egy IP címhez tartozó 32-bites szám, amelynek bitjei „1” értékűek, ha az IP-számban a megfelelő bit hálózatot vagy alhálózat címét adja meg, és „0” értékű, ha gazdagép címet. Végh János | 2013. február 12. idő

191 / 310


Egy „B” címosztály felosztása alhálózatokra A hálózati réteg

Az alhálózatot leíró biteket az IP címen belül, az osztály-alapú felosztásban eredetileg a gazdagép címzésére szolgáló bitek közül vesszük kölcsön.



192 / 310



Az alhálózatot leíró biteket az IP címen belül, az osztály-alapú felosztásban eredetileg a gazdagép címzésére szolgáló bitek közül vesszük kölcsön.

©2005 by http://www.tcpipguide.com/C. M. Kozierok ©2005 by http://www.tcpipguide.com/C. M. Kozierok

Az alhálózat maszk 1 értékű bitjei jelölik az IP cím azon bitjeit, amelyek a hálózati azonosító (network ID) vagy az alhálózat azonosító (subnet ID) részei. A 0 értékű bitek pedig azokat a biteket jelölik, amelyek az IP címben a gazdagép címét (host ID) tartalmazzák.


192 / 310


Alhálózati azonosító előállítása A hálózati réteg


Az alhálózat maszk egyfajta útmutató az IP cím értelmezéséhez. Ha csak egészen különleges célunk nincs, a hálózati maszk a magasabb helyértékek irányából egybefüggően 1-es értékű bitekkel kezdődik és egybefüggően 0 értékű bitekkel végződik a kisebb helyértékű bitek oldalán.

Bár az eredeti RFCa nem tartalmazza ezt a követelményt, célszerű a maszkoló biteket folytonosan, az ábrának megfelelően elhelyezni. Ekkor használhatjuk az ún. CIDR jelölést (lásd később), ami az egymás mellett elhelyezett egyesek számát adja meg (a hálózat+alhálózat címzőbitek együttes számát). Az ábra esetén ez „/21” lenne. a RFC

950


193 / 310


Alapértelmezett alhálózati maszk A hálózati réteg

Az alhálózati kiterjesztés bevezetése után be kellett vezetni az „alhálózati kiterjesztést” azokban a rendszerekben is, amelyek nem éltek ezzel a lehetőséggel. A megoldást az ún. alapértelmezett alhálózati maszk adja. Az alhálózati maszk egyszerűen értelmezhető az alap címosztályok esetén is: a hálózat hossz adott, az alhálózat hosszúsága 0 bit. Az egyes címosztályok alapértelmezett alhálózati maszkját az ábra mutatja. ©2005 by http://www.tcpipguide.com/C. M. Kozierok


194 / 310


Címzés/útválasztás alhálózatok esetén A hálózati réteg



Az alhálózatokat tartalmazó hálózatokban az útvonalválasztók és a gazdagépek tudnak az egyes IP címekhez tartozó alhálózati maszkról. A datagrammok hálózatba irányítása az IP cím hálózatazonosító bitjei alapján történik, amiket a címosztály határoz meg. Ha a datagramm már elérte a hálózatot, a megfelelő szegmensbe az alhálózat azonosító bitjei alapján kerül. A szegmens elérése után pedig a gazdagép azonosítója alapján kerül a datagramm a megfelelő számítógéphez.

195 / 310


Példa: C osztályú alhálózatok tervezése A hálózati réteg


Alhálózat tervezésekor először azt kell eldöntenünk, hány bitet „lopjunk” el a gazdagép címzésére szolgáló bitekből az alhálózat címe számára.


196 / 310


Példa: C osztályú alhálózatok tervezése A hálózati réteg


Alhálózat tervezésekor először azt kell eldöntenünk, hány bitet „lopjunk” el a gazdagép címzésére szolgáló bitekből az alhálózat címe számára. ©2005 by http://www.tcpipguide.com/C. M. Kozierok


196 / 310


Egyértelmű és többértelmű döntés A hálózati réteg

C osztályú hálózatban legalább 7 alhálózatot kell kialakítanunk, hogy azok mindegyike legalább 25 gazdagépet tartalmazzon.



197 / 310


Egyértelmű és többértelmű döntés A hálózati réteg

C osztályú hálózatban legalább 7 alhálózatot kell kialakítanunk, hogy azok mindegyike legalább 25 gazdagépet tartalmazzon.

B osztályú hálózatban legalább 15 alhálózatot kell kialakítanunk, hogy azok mindegyike legalább 450 gazdagépet tartalmazzon.




197 / 310


Hálózat és gazdagép cím meghatározása A hálózati réteg

©2005 by http://www.tcpipguide.com/C. M. Kozierok ©2005 by http://www.tcpipguide.com/C. M. Kozierok


198 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell hálózati (3.) rétege | Változó hosszúságú alhálózati maszk - VLSM





199 / 310


Változó hosszúságú alhálózati maszk - VLSM A hálózati réteg Nagyobb hálózatokban nem feltétlenül a legjobb megoldás az IP címtartomány felhasználására az egyenló részekre vágás. Az első négy alhálózat viszonylag kicsi, mindössze 10 gazdagépet tartalmaz. Az utolsó kettő viszont 50 és 100 gazdagépet.



200 / 310


Változó hosszúságú alhálózati maszk - VLSM A hálózati réteg Nagyobb hálózatokban nem feltétlenül a legjobb megoldás az IP címtartomány felhasználására az egyenló részekre vágás. Az első négy alhálózat viszonylag kicsi, mindössze 10 gazdagépet tartalmaz. Az utolsó kettő viszont 50 és 100 gazdagépet.



A helyzet megoldására az (egy szintű) alhálózat címzést terjesszük ki az ún. változó alhálózati maszk (Variable Length Subnet Masking, VLSM) módszerrel. Az ötlet, hogy az alhálózatra osztás után az alhálózatot is osszuk alhálózatra (több szinten), ugyanúgy, mint a hálózati osztályok esetén tettük. Végh János | 2013. február 12. idő

200 / 310


Változó hosszúságú alhálózati maszk - példa A hálózati réteg

A fenti példában egy C osztályú (/24) hálózatot három hierarchikus szintre osztottunk. Először két alhálózatra; majd az egyik alhálózatot két al-alhálózatra; ezek egyikét pedig négy al-al-alhálózatra osztottuk. Az így készített hat alhálózatot az ábrán fekete keretek mutatják; ezek kapacitása rendre 126, 62, 14, 14, 14 és 14 gazdagép.



201 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell hálózati (3.) rétege | Osztály nélküli címfelosztás - CIDR





202 / 310


CIDR - Classless Internet Domain Routing A hálózati réteg

Az osztály nélküli útvonalszervezés (CIDR, Classless Internet Domain Routinga egy ún. supernet mask használatával lehetővé teszi, hogy hálózati azonosító tartományok csoportját egyetlen címként kezeljünk. Ez a technika lényegében az alhálózatoknál használt technika ellentettje: nem további biteket adunk hozzá a hálózatot leíró részhez, hanem biteket veszünk el belőle. (más megfogalmazás szerint az alhálózat készítést nem egy bizonyos osztályú címre, hanem magára a címtérre alkalmazzuk) A címblokkot a legkisebb címmel adjuk meg, a címet (egy törtvonal után) követi a hálózati maszk 1 értékű bitjeinek a száma, pl. 204.21.128.0/17. a RFC

1517 - RFC 1520


203 / 310


A CIDR előnyei A hálózati réteg

Előnyei: Hatékony címtér kihasználás Kiegyenlített címméret használat Hatékony útvonalszervezés Nem szükséges külön alhálózatkezelő módszer Legfőbb hátránya: Összetettsége


204 / 310


A CIDR előnyei A hálózati réteg

Előnyei: Hatékony címtér kihasználás Kiegyenlített címméret használat Hatékony útvonalszervezés Nem szükséges külön alhálózatkezelő módszer Legfőbb hátránya: Összetettsége ©2005 by http://www.tcpipguide.com/C. M. Kozierok


204 / 310


IP CIDR címzési példa A hálózati réteg


Az ISP megkapja a 71.94.0.0/15 blokkot. az elsőként így létrehozott, 71.94.0.0/16 alhálózatot nem osztjuk tovább, a másik, 71.95.0.0/16 alhálózatot pedig négy további alhálózatra osztjuk, a következő két bit felhasználásával. Így hozzuk létre a 71.95.0.0/18, 71.98.64.0/18, 71.95.128.0/18, 71.95.192.0/18 al-alhálózatokat, (egyenként 16382 címmel).



205 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell hálózati (3.) rétege | IP datagrammok





206 / 310





207 / 310


IP datagramm beágyazás A hálózati réteg



208 / 310


IP Maximum Transmission Unit (MTU) és a fragmentáció A hálózati réteg

A küldő csomópont kiszámítja (a legalább 20 bájtos IP fejzet figyelembevételével) a maximális továbbítható csomagméretet, de az a továbbítás során is megváltozhat.



209 / 310


IP Maximum Transmission Unit (MTU) és a fragmentáció A hálózati réteg

A küldő csomópont kiszámítja (a legalább 20 bájtos IP fejzet figyelembevételével) a maximális továbbítható csomagméretet, de az a továbbítás során is megváltozhat.


Maximum Transmission Unit (MTU) Egy fizikai hálózaton továbbítható legnagyobb IP datagramm mérete, amit az alkalmazott technológia meghatározott meg és az illető hálózatra jellemző.


209 / 310


IP datagramm kétlépcsős fragmentáció A hálózati réteg



210 / 310


IP datagramm kétlépcsős fragmentáció A hálózati réteg

©2005 by http://www.tcpipguide.com/C. M. ©2005 by http://www.tcpipguide.com/C. M. Kozierok


Kozierok

210 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell hálózati (3.) rétege | Forgalomszervezés csomagkapcsolt hálózatokban





211 / 310


Az útválasztás jelentősége A hálózati réteg

A kapcsolt hálózatok működésének kulcskérdése az útválasztás. Az útvonal választás szempontjai: helyes egyszerű robosztus stabil méltányos optimális hatékony


212 / 310


Útvonal választók (routerek) A hálózati réteg

Az eddigi fejezetekben szerepelt egy olyan elem, amelyik a hálózatok határán helyezkedett el, mindegyik hálózathoz hozzáfért (volt több olyan illesztőegysége, amelyikekkel az egyes hálózatokhoz kapcsolódni tudott és ezeknek a címe illeszkedett az egyes hálózatokhoz).



213 / 310


Útvonal választási szempontok A hálózati réteg Az útvonal kiválasztására használatos A legegyszerűbb a "legkevesebb ugrás" (“minimum hop”) Általánosítható a "legkisebb költség" (“least cost”) fogalomként



214 / 310


Routerek a hálózatban A hálózati réteg

Egy valódi hálózatban: A router kettőnél több hálózathoz is kapcsolódhat a router olyan címeket is lát, amelyekhez nem kapcsolódik közvetlenül Többféle adatút is szóba jöhet ©2004 by Sams Publishing/J. Casad


215 / 310


IP útválasztás és útválasztó táblázatok A hálózati réteg


Az útvonalválasztó táblázat lényegében a cél hálózatok azonosítóját képezi le a következő csomópontra - ami a datagramm útvonalán a következő állomás a cél-hálózat felé. Végh János | 2013. február 12. idő

216 / 310


Az útválasztás folyamata A hálózati réteg

A router feladatai:



Adatot fogad a csatlakozó hálózatok valamelyikéből Az adatokat a protokol stack-en keresztül továbbítja az Internet rétegnek megvizsgálja az IP header cél-címét megvizsgálja saját útválasztási táblázatait a router továbbítja az adatokat az adapternek

217 / 310


Egy üzenet útvonalválasztása A hálózati réteg



218 / 310


IP továbbítás A hálózati réteg



219 / 310


Közvetlen és közvetett továbbítás A hálózati réteg



220 / 310


Közvetlen továbbítás A hálózati réteg


Ha a router csak két szegmenst köt össze, a forgalomirányító táblázat nagyon egyszerű. A router soha nem találkozik olyan IP címmel, amelyik nem valamelyik portjához tartozik, és a router közvetlenül kapcsolódik mindkét alhálózathoz. Azaz, a router minden datagrammot közvetlen címzéssel tud továbbítani.


221 / 310


Közvetett továbbítás A hálózati réteg


Ha az A router nem csatlakozik a 3. szegmenshez, segítség nélkül nem kap információt a 3. szegmensről. Nagy céges hálózatokban routerek tucatjait találjuk, amelyek közül csak egy-kettő kapcsolódik közvetlenül valamelyik szegmenshez. A közvetett címzésre vonatkozó információt beszerezhetjük a rendszer adminisztrátorától (static) a többi routertől (dynamic) Végh János | 2013. február 12. idő

222 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell adatkapcsolati (2.) rétege

Fejezet tartalomjegyzék Az adatkapcsolati réteg


223 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell adatkapcsolati (2.) rétege | Áttekintés

Szakasz tartalomjegyzék Az adatkapcsolati réteg

6 Az OSI modell adatkapcsolati (2.) rétege

Áttekintés Címfeloldó protokoll (ARP) A közegelérési alréteg Csatornakezelő protokollok Hálózati technológiák


224 / 310


Az adatkapcsolati réteg fő funkciói Az adatkapcsolati réteg

Az adatkapcsolati réteg főbb funkciói: Logikai kapcsolatvezérlés - Logical Link Control (LLC) A helyi hálózati eszközök közötti kapcsolat létrehozása és vezérlése. Közeg hozzáférés vezérlés - Media Access Control (MAC) A hálózati közeg hozzáférésének vezérlése. Adatkeretezés A hálózati rétegtől kapott csomagokat keretekbe foglalja


Címzés a hálózat minden eszközének egyedi száma van (amit hardver címnek vagy MAC címnek hívnak) Hiba észlelés és kezelés A protokoll stack alsóbb szintjein előfordulható hibákat kezeli Végh János | 2013. február 12. idő

225 / 310


A hálózati rétegnek nyújtott szolgáltatások Az adatkapcsolati réteg

összeköttetés nélküli, nyugta nélküli összeköttetés nélküli, nyugtázott összeköttetés alapú, nyugtázott



226 / 310


Az OSI modell adatkapcsolati rétegének tulajdonságai Az adatkapcsolati réteg

A 2. (adatkapcsolati) réteg általában magában foglalja az operációs rendszer eszközmeghajtóját, valamint számítógép megfelelő hálózati interfész kártyáját. Funkciói:


lehetővé teszi, hogy az eszköz elérje a hálózatot, üzenetek küldése és fogadása céljából; együttműködik az eszköz hálózati szoftverével biztosít egy fizikai (MAC) címet hiba észlelési lehetőséget biztosít A 2. (adatkapcsolati) réteg tipikus eszközei: hálózati interfész kártya (NIC) switch (Ethernet és Token ring) bridge


227 / 310


Átvitel Az adatkapcsolati réteg

Átviteli közeg A jel (információ) továbbítását végzi, az adó és a vevő között. Általában több adatutat is tartalmazhat.

Átviteli csatorna A jelek (információ) továbbítására szolgál.

Átviteli sebesség Időegység alatt átvitt információ mennyisége, pl. Mbit/s (Mbps).


228 / 310


Fizikai cím Az adatkapcsolati réteg


A csomópontokat a hálózatra kapcsoló fizikai eszköz, a hálózati illesztőkártya (network interface) egy egyedi, a gyártás során kapott azonosítószámmal is rendelkezik. Valójában a helyi hálózatban átküldött adatkeretek a küldő és fogadó interfész kártyák 48-bites fizikai címét tartalmazzák, de annak használata még barátságtalanabb, mint az IP számoké.


229 / 310


A hálózati illesztőkártyák Az adatkapcsolati réteg

Ebben a rétegben már tipikusan hardver eszközök szerepelnek, ezek fejlesztése az eddig megismert rétegektől eltérő úton történt, a nyelvezete is eltér az eddig megismerttől. Az adatkapcsolati réteg funkcióit általában ún. hálózati illesztőkártyák realizálják. A hálózati illesztőkártya minden egyes, fizikailag elérhető csomaghoz hozzáfér, de (alapbeállításként) csak a saját fizikai címére érkező csomagokra figyel és csak azokat továbbítja a következő rétegnek, amelyik neki szól.


230 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell adatkapcsolati (2.) rétege | Címfeloldó protokoll (ARP)





231 / 310


Miért szükséges címfeloldás? Az adatkapcsolati réteg



232 / 310


Hogyan működik a címfeloldás? Az adatkapcsolati réteg

©2000 by http://www.barrgroup.com/M. Barr


233 / 310


Az ARP gyorsítótárral Az adatkapcsolati réteg A hálózati szegmens minden egyes gazdagépének memóriájában található egy ARP táblázat vagy egy ARP gyorsítótár (cache).



234 / 310


A fordított ARP és boot PROM Az adatkapcsolati réteg

RARP Az RARP az ARP fordított művelete. Az ARP protokollt akkor használjuk, amikor az IP címet ismerjük és a fizikai címet nem. Az RARP protokollt akkor használjuk, amikor a fizikai cím ismert, az IP cím viszont nem. Az RARP protokollt gyakran használják a BOOTP protokollal karöltve, mágneslemez nélküli munkaállomások elindításakor. BOOTP Sok hálózati adapter tartalmaz egy üres foglalatot, amibe egy „boot PROM” funkciójú integrált áramkört lehet belerakni. Ennek firmware-e a számítógép bekapcsolása után azonnal elindul, és betölt egy operációs rendszert a számítógép memóriájába, mégpedig egy hálózati szerverről és nem egy helyi mágneslemezről. A BOOTP eszközre letöltött operációs rendszer egy bizonyos IP címre van elő-konfigurálva.


235 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell adatkapcsolati (2.) rétege | A közegelérési alréteg





236 / 310


A csatornakiosztás problémája Az adatkapcsolati réteg

Ha a keretek hosszát 1/µ [bit/keret] várható értékű exponenciális eloszlás határozza meg, statikus csatornakiosztás esetén a rendszerben eltöltött idő T = 1/(µC (az érkezési intenzitás ahol

)

keret/s, a kiszolgálási intenzitás µC keret/s)

C a csatorna kapacitása, [b/s] az érkező adatok intenzitása [keret/s] µ a kerethossz eloszlásparamétere T az igény által a rendszerben eltöltött idő [s] azaz a rendszer csak nagyon kevéssé hatékony.


237 / 310


A csatornakiosztás problémája Az adatkapcsolati réteg

Ha a keretek hosszát 1/µ [bit/keret] várható értékű exponenciális eloszlás határozza meg, statikus csatornakiosztás esetén a rendszerben eltöltött idő T = 1/(µC (az érkezési intenzitás ahol

)

keret/s, a kiszolgálási intenzitás µC keret/s)

C a csatorna kapacitása, [b/s] az érkező adatok intenzitása [keret/s] µ a kerethossz eloszlásparamétere T az igény által a rendszerben eltöltött idő [s] azaz a rendszer csak nagyon kevéssé hatékony. Ha a rendszert N darab alcsatornára vágjuk, azok mindegyike C/N [b/s] kapacitással rendelkezik, és az alcsatornákon az érkezési intenzitás /N, akkor TFDM =

1 N = µ(C /N) ( /N µC

= NT

lesz a vonal kapacitása. Végh János | 2013. február 12. idő

237 / 310


Fogalmak a dinamikus csatornakiosztáshoz Az adatkapcsolati réteg

Állomás Továbbítandó kereteket generál, függetlenül. Csatorna Egyetlen csatornát használunk adatforgalomra Ütközés (collision) legalább két keret egyidejű továbbítása Idő Folyamatosan adhatunk Diszkrét időközönként adhatunk. A folytonos időt időrésekre osztjuk.

Vivőjel érzékelés (carrier sense) van - meg sem próbál adni nincs - elkezd adni


238 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell adatkapcsolati (2.) rétege | Csatornakezelő protokollok





239 / 310


Az ALOHA protokoll Az adatkapcsolati réteg Az ALOHA rendszer lényege, hogy a felhasználó akkor ad, amikor akar (és amikor tud). Visszacsatolásra, az elküldés sikerességének figyelésére van szükség.



240 / 310


Többszörös hozzáférésű protokollok Az adatkapcsolati réteg

Egy keret akkor nem szenved ütközést, ha elküldése során (az első pillanattól az utolsóig) más állomás nem ad



241 / 310


Réselt ALOHA protokoll Az adatkapcsolati réteg

Egy adott időrés alatt Pr [k] =

Gke k!

G

valószínűséggel keletkezik k új keret.



242 / 310


Csatornafigyelő protokoll Az adatkapcsolati réteg

Egy másik lehetséges elv, hogy az adó belehallgat a csatornába, és ha üresnek találja, valamilyen valószínűséggel adni kezd, esetleg valamilyen véletlen hosszúságú késleltetés után. Érdekes módon a kevésbé mohó, türelmesebb módszer sikeresebb.



243 / 310


Ütközésérzékelő protokoll Az adatkapcsolati réteg

Megint másik lehetséges elv, hogy az adó folyamatosan hallgatja a csatornán folyó forgalmat, és ha az nem egyezik az általa küldött adással, azonnal beszünteti működését. Véletlen hosszúságú ideig vár, majd újra versenybe száll az adási jog megszerzéséért.



244 / 310


Ütközés és tartománya Az adatkapcsolati réteg

Ütközés A közös átviteli csatornán egy időpillanatban legalább két csomópont adása is továbbítódik.

Ütközési tartomány (collision domain) A hálózatnak az a része, amelyben az ütközés érzékelhető.


245 / 310


Ütközésmentes protokollok Az adatkapcsolati réteg

Ezekben a protokollokban az állomások nem függetlenek; előírjuk, hogy melyikük adhat.



246 / 310


Ütközésmentes protokollok Az adatkapcsolati réteg

Ezek a protokollok az állomások együttműködésén alapszanak. Az állomások jelzik a szomszédoknak, hogy milyen műveletre készülnek. A szomszédok a művelet alatt csendben maradnak.



247 / 310


A CSMA/CD egyszerűsített folyamatábrája Az adatkapcsolati réteg

©2008 by http://www.Wikipedia.org


248 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell adatkapcsolati (2.) rétege | Hálózati technológiák





249 / 310


Az Ethernet (802.3) technológia Az adatkapcsolati réteg

Az Ethernet napjaink legsikeresebb CSMA/CD technológiája. Az állomások egy kábelre busz-szerűen vannak felfűzve. A transceiver nevű egység hajtja meg a vonalakat adáskor és ugyanez veszi a kábelről a jeleket.

©2003 by Elsevier/L.L.Peterson and B. Davie


250 / 310


Az Ethernet méretezése Az adatkapcsolati réteg

Az A állomás a t időpillanatban adni kezd. A keret első bitje a B állomást d késleltetési idő után, t + d időpillanatban éri el. Eddig B is üresnek látta a csatornát, így pont ebben a pillanatban elkezdi küldeni saját keretét. Ez azonnal ütközik az A által küldött kerettel, amit B azonnal észlel és leállítja saját adását. A azonban mindaddig nem veszi észre az ütközést, amíg a t + 2d időpillanatban oda nem ér a B által küldött keret. ©2003 by Elsevier/L.L.Peterson and B. Davie


251 / 310


Az Ethernet keret formátuma Az adatkapcsolati réteg


Az Ethernet keret formátuma olyan, hogy a kötelező két 6-bájtos cím, 2 bájt típuskód, valamint 4 bájtos ellenőrző összeg mellett még legalább 46 bájt adatot is tartalmaznia kell.


252 / 310


A token ring Az adatkapcsolati réteg Hálózatok létrehozására az Ethernet mellett a token ring a másik sokszor használt médium. Az állomások gyűrű alakba vannak rendezve, és szomszédjuknak továbbítják az információt. Szabályozott, mikor melyik állomás adhat: egy vezérjel megy körbe, az állomás ennek megérkezésekor kezd adni. Két irányban is működik, ez hibatűrővé teszi.



253 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell fizikai (1.) rétege

Fejezet tartalomjegyzék Fizikai réteg


254 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell fizikai (1.) rétege | Áttekintés

Szakasz tartalomjegyzék Fizikai réteg

7 Az OSI modell fizikai (1.) rétege

Áttekintés Az átvitel technikai megvalósítása Az adatátvitel elméleti alapjai Vezetékes adatátvitel Vezeték nélküli adatátvitel


255 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell fizikai (1.) rétege | Áttekintés

Az OSI modell fizikai rétegének funkciói Fizikai réteg

Az 1. (fizikai) réteg csatlakozó és interfész specifikációkat tartalmaz.



a rendszer komponensei közötti kábelezés a médiumokat a fizikai interfészhez kapcsoló adapterek csatlakozók tervezése és az érintkezők számozása hub, repeater és patch panel specifikálása hálózati interfész (NIC)

256 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell fizikai (1.) rétege | Az átvitel technikai megvalósítása





257 / 310


Analóg és digitális átvitel Fizikai réteg

Analóg jel „Simán” (törés nélkül) változik az idővel Digitális jel Egy ideig állandó, majd másik állandó értéket vesz fel



258 / 310


A jel fogalma Fizikai réteg

Jel Információt hordozó fizikai mennyiség analóg vagy digitális helytől és időtől függ

Jelkódolás Az információ megvalósítási formája vivőjelen, a fizikai rétegben (pl. feszültségszintek, feszültségszint váltások, hullámfázis)

Jelkódolás - Bipoláris A csatornán két feszültségszintet (+1 és -1) különböztetünk meg.


259 / 310


Analóg átvitel Fizikai réteg a tartalom lényegtelen analóg jellel analóg és digitális adatot is továbbíthatunk a jel a távolsággal csillapodik, erősíteni kell a zajt is erősítjük



260 / 310


Digitális átvitel Fizikai réteg

a tartalom fontos ismétlőket kell használni nincs csillapítás, zajt nem erősít



261 / 310


Periodikus és aperiodikus jelek Fizikai réteg

Periodikus jel a jelalak bizonyos időközönként ismétlődik. Analóg és digitális jelekre egyaránt értelmezhető. Jellemzői: amplitúdó frekvencia (hullámhossz) fázis



262 / 310


Periodikus és aperiodikus jelek Fizikai réteg

Periodikus jel a jelalak bizonyos időközönként ismétlődik. Analóg és digitális jelekre egyaránt értelmezhető. Jellemzői: amplitúdó frekvencia (hullámhossz) fázis

Aperiodikus jel a jelalaknak nincs ilyen jellemző ismétlődési ideje ©2004 by Prentice Hall/W. Stallings


262 / 310


Egy egyszerűsített kommunikációs modell Fizikai réteg


Az átvitel során használhatunk digitális és/vagy analóg jelábrázolást, szimplex/duplex átviteli módot, stb; ezek a részletek az átlag felhasználó előtt rejtve maradnak.


263 / 310


Moduláció Fizikai réteg

Moduláció Jel megvalósítása analóg vivőjelen. Az inverz folyamat (leválasztás a vivőjelről) a demoduláció. Mindkét folyamatot a modem végzi.

Moduláció sebesség Időegység alatt bekövetkező jelváltások száma, jelváltás/másodperc (baud). Nem azonos az átviteli sebességgel.


264 / 310


Moduláció Fizikai réteg


Az átvitel során váltóáramú jelzést használnak, amikor is a vivőhullám valamely jellemzőjét használják az információ átvitelére. Végh János | 2013. február 12. idő

265 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell fizikai (1.) rétege | Az adatátvitel elméleti alapjai



Áttekintés Az átvitel technikai megvalósítása Az adatátvitel elméleti alapjai Spektrális szemlélet Sávszélesség és sávkihasználás

Vezetékes adatátvitel Vezeték nélküli adatátvitel


266 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell fizikai (1.) rétege | Az adatátvitel elméleti alapjai | Spektrális szemlélet

Alpont tartalomjegyzék Fizikai réteg





267 / 310


Fourier-analízis Fizikai réteg

Bármely, T periódusidejű g (t) függvény előállítható szinuszos és koszinuszos tagok (végtelen) összegeként: g (t) =

1 1 X X 1 c+ an sin (2⇡nft) + bn cos (2⇡nft) 2 n=1 n=1

©2004 A. S. Tanenbaum: Computer Networks ©2004 A. S. Tanenbaum: Computer Networks


268 / 310


Átviteli csillapítás Fizikai réteg


A fizikai átvitelkor a jelek gyengülnek, a jelalak is megváltozik. Másként azt is mondhatjuk, hogy a különböző harmonikusok különbözőképpen gyengülnek a továbbításkor.


269 / 310


Átviteli sebesség és átviteli közeg Fizikai réteg

Egy tökéletes átviteli csatornának is véges az átviteli kapacitása: Max. adatsebesség = 2H log2 (V ) [b/s] ahol H a csatorna sávszélessége, és V az átvitt jel diszkrét szintjeinek száma. Zajos csatorna esetén (ahol a zajosságot a hasznos jel és a zaj teljesítményének arányával jellemzik, ez a S/N arány) Max. adatsebesség = H log2 (1 + S/N) [b/s] Ez egy olyan felső korlát, amit a gyakorlatban előforduló esetekben nem érünk el. Vezetékes átvitelre a gyakorlatban kétféle technika terjedt el: a fémvezetékek és a fényvezetőszálak használata, amelyeken elektronok vagy fotonok felhasználásával továbbítják az adatokat. A vezeték nélküli átvitelre a rádióhullámok valamely fajtáját használják.


270 / 310

sávkihasználás






271 / 310

sávkihasználás

Sávszélesség Fizikai réteg

Sávszélesség Az a frekvenciatartomány, amelyben a csillapítás mértéke nem túl nagy (általában, a jel teljesítménye nem csökken az eredeti teljesítmény fele alá)


272 / 310

sávkihasználás

Frekvenciaosztásos multiplexelés Fizikai réteg


Az egyes átviendő csatornáknak minden időpillanatban ténylegesen csak az átviteli sávszélesség töredéke áll rendelkezésre. Végh János | 2013. február 12. idő

273 / 310

sávkihasználás

Hullámhosszosztásos multiplexelés Fizikai réteg



274 / 310

sávkihasználás

Időosztásos multiplexelés Fizikai réteg


Ilyenkor az egyes csatornák jelei nem egyidejűleg, hanem különböző idő-szeletekben továbbítódnak, a teljes sávszélességet használva. Végh János | 2013. február 12. idő

275 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell fizikai (1.) rétege | Vezetékes adatátvitel



Áttekintés Az átvitel technikai megvalósítása Az adatátvitel elméleti alapjai Vezetékes adatátvitel Fémvezetékek Optikai kábelek

Vezeték nélküli adatátvitel


276 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell fizikai (1.) rétege | Vezetékes adatátvitel | Fémvezetékek






277 / 310


Sodrott érpáras kábel Fizikai réteg

©2003 The Computer Language Co

©2006 by CISCO

Két szigetelt rézhuzalból áll, amelyet meghatározott módon spirálszerűen megtekernek, hogy az antenna-hatást csökkentsék. ©2006 by CISCO


278 / 310


A sodrott érpáras kábel tipikus használata Fizikai réteg

©2006 by CISCO

Az UTP a legelterjedtebb kábeltípus pl. épületen belüli kábelezés készítéséhez. Végh János | 2013. február 12. idő

279 / 310


Koaxiális kábel Fizikai réteg

©2006 by CISCO

©2006 by CISCO ©2006 by CISCO

A koaxiális kábel esetén a vezetékszál szigetelővel és árnyékolással körülvett fémszál. Végh János | 2013. február 12. idő

280 / 310


A hálózati kábelek specifikációja Fizikai réteg

A kábelek jelölése a kábelek főbb jellemzőit adja meg: a kábel üzemi sebességét, a hullámsávot, a maximális jeltovábbítási távolságot:

©2006 by CISCO


281 / 310


A hálózati kábelek lezárása Fizikai réteg

©2006 by CISCO

A hálózati kábeleken hullámok haladnak, amelyek a kábel végein visszaverődhetnek. A visszaverődött hullám gyengítheti a terjedő hullámot, ezért a kábelek végét megfelelő ellenállással le kell zárni. Végh János | 2013. február 12. idő

282 / 310


10BASE5 kábelek és csatlakozások Fizikai réteg

©2006 by CISCO

©2006 by CISCO

Kezdetben viszonylag vastag kábelt használtak, erre fűzték fel ún. vámpír csatlakozóval az egyes csomópontokat. Végh János | 2013. február 12. idő

283 / 310


10BASE2 kábelek és csatlakozások Fizikai réteg

A koaxiális kábelekre a számítógépeket T alakú, BNC kivitelű csatlakozókkal fűzik fel.

©2006 by CISCO

©2006 by CISCO

©2006 by CISCO

©2006 by CISCO

©2006 by CISCO


284 / 310


Kábelcsatlakozók Fizikai réteg


Mind a rézvezetékes, mind a száloptikás kábeleket csatlakoztatni kell az eszközökhöz, és egymáshoz. A csatlakozó típusa RJ (registered jack), az egyes típusokat szám azonosítja. A legelterjedtebb RJ-45 legfeljebb 8 vezetéket tartalmaz.


285 / 310


Kábelcsatlakozók Fizikai réteg


Mind a rézvezetékes, mind a száloptikás kábeleket csatlakoztatni kell az eszközökhöz, és egymáshoz. A csatlakozó típusa RJ (registered jack), az egyes típusokat szám azonosítja. A legelterjedtebb RJ-45 legfeljebb 8 vezetéket tartalmaz. Az optikai csatlakozók spektruma jóval szélesebb.

©2008 by http://www.americantechsupply.com


285 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell fizikai (1.) rétege | Vezetékes adatátvitel | Optikai kábelek






286 / 310


Az optikai kábel működési elve Fizikai réteg

Egy vékony üvegrétegen belül a fény jelentős veszteség nélkül tud terjedni, sorozatos teljes visszaverődések útján. Az optikai szál sajátos geometriájában a fény a teljes visszaverődés révén a belső szálban marad.

©2006 by CISCO


287 / 310



Egy vékony üvegrétegen belül a fény jelentős veszteség nélkül tud terjedni, sorozatos teljes visszaverődések útján. Az optikai szál sajátos geometriájában a fény a teljes visszaverődés révén a belső szálban marad.

©2006 by CISCO ©2006 by CISCO


287 / 310



©2006 by CISCO


288 / 310



©2006 by CISCO

©2006 by CISCO

Az elegendően vastag optikai szálon belül minden, a határszögnél nagyobb szögben belépő fénysugár terjedni tud, ilyenkor a szál többmódusú. Ha a szál vastagsága mindössze a fény hullámhosszának néhányszorosa, a szál hullámvezetőként viselkedik, a fény pedig a szál tengelye mentén terjed. Ilyenkor a szál (egymódusú szál) fényvezető. Végh János | 2013. február 12. idő

288 / 310


A fém és az optikai kábel összehasonlítása Fizikai réteg

Az optikai adatátvitel előnyei a rézvezetékessel szemben sokkal nagyobb a sávszélessége sokkal olcsóbb és könnyebb kevésbé zavarérzékeny veszélyes környezetben is alkalmazható nem kell lecserélni a technológia fejlődésével

©2008 by http://www.informationeconomy.sa.gov.au


289 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Az OSI modell fizikai (1.) rétege | Vezeték nélküli adatátvitel





290 / 310


Az EM spektrum felhasználása a távközlésben Fizikai réteg



291 / 310


Rádióhullámú adatátvitel Fizikai réteg


A VF, LF és MF sávokban a rádóhullámok messze terjednek, követik a föld görbületét, a HF és VHF sávban a hullámok egyenes vonalban terjednek, földközelben elnyelődnek, de visszaverődnek az ún. ionoszféráról.


292 / 310


Kommunikációs műholdak Fizikai réteg


A műholdak magassága meghatározza olyan tulajdonságaikat is, mint a keringési idő, a távolság befutása miatti késleltetés és a teljes lefedettséghez szükséges műholdak száma. Végh János | 2013. február 12. idő

293 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Hálózatépítés és eszközök

Fejezet tartalomjegyzék Hálózatépítés és eszközök


294 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Hálózatépítés és eszközök | A hálózat szerkezete

Szakasz tartalomjegyzék Hálózatépítés és eszközök

8 Hálózatépítés és eszközök

A hálózat szerkezete Hálózati eszközök A hálózat szerkezete


295 / 310


A hálózat szerkezete Hálózatépítés és eszközök

szükség van a hálózati forgalom irányítására és az adatok szűrésére is. Az összekötő eszközök feladatai: Forgalomirányítás Összekapcsolás (fizikailag különböző eszközök vagy eltérő protokollok) Hierarchikus címzés megvalósítása Jel regenerálás (alsóbb szinteken)



296 / 310


Local-Area Networking Hálózatépítés és eszközök A helyi számítógéphálózatok (Local-Area Network, LAN) személyi számítógépek, munkaállomások, routerek és egyéb hálózati eszközök összekötésére használatosak. Jellemzői: topológia - a számítógépek geometriai elrendezése protokollok - hogyan kommunikálnak médium - milyen közegen keresztül



297 / 310


LAN topológiák Hálózatépítés és eszközök

©2010 http://en.wikipedia.org


298 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Hálózatépítés és eszközök | Hálózati eszközök



A hálózat szerkezete Hálózati eszközök

Fizikai (1.) réteg Adatkapcsolati (2.) réteg Hálózati (3.) réteg

A hálózat szerkezete


299 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Hálózatépítés és eszközök | Hálózati eszközök | Fizikai (1.) réteg

Alpont tartalomjegyzék Hálózatépítés és eszközök






300 / 310


Jelismétlő (repeater) Hálózatépítés és eszközök a jeltovábbítás energiaveszteséggel jár, időnként a jel frissítésére van szükség. A jelismétlők regenerálják és továbbítják a jeleket az egyik szegmensből a másikba.

©2003 SYBEX/CISCO, Lammle & Barkl


301 / 310


Többportos jelismétlő (hub) Hálózatépítés és eszközök

A hub többportú jelismétlő, ami az egyik bemenetére érkező jelet felerősítve összes kimenetén elérhetővé teszi. Ezáltal lehetővé válik az Ethernet erőforrások megosztása és a hálózati szegmensek kiterjesztése nagyobb távolságokra. ©2004 Cisco Press/M. J. Castelli


302 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Hálózatépítés és eszközök | Hálózati eszközök | Adatkapcsolati (2.) réteg







303 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Hálózatépítés és eszközök | Hálózati eszközök | Adatkapcsolati (2.) réteg

LAN-ban működő híd (bridge) Hálózatépítés és eszközök A bridge a második rétegben van, ismeri az MAC (Media Access Control) címeket a hálózati szegmensekben. Így nem csak összekapcsolja, hanem el is választja a szegmenseket.



304 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Hálózatépítés és eszközök | Hálózati eszközök | Hálózati (3.) réteg







305 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Hálózatépítés és eszközök | Hálózati eszközök | Hálózati (3.) réteg

Szegmenseket összekapcsoló router Hálózatépítés és eszközök A bridgek csak MAC címek alapján szűrnek, a routerek azonban hardver cím és hálózati cím (IP cím) alapján is tudnak szűrni. A routerek az OSI modell harmadik (hálózati) rétegében működnek.



306 / 310




A hálózat szerkezete Hálózati eszközök A hálózat szerkezete Összefoglalás


307 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok | Hálózatépítés és eszközök | A hálózat szerkezete | Összefoglalás



A hálózat szerkezete Hálózati eszközök A hálózat szerkezete Összefoglalás


308 / 310


Kapcsolóelemek Hálózatépítés és eszközök

Kapcsolóelem - jelismétlő (repeater) a vett jelet ismétli (regenerálja) az hálózati részeket NEM választja el több portos változata a HUB

Kapcsolóelem - híd (bridge) az adatkapcsolati rétegben működik szelektív összekapcsolást végez a hálózatot külön ütközési tartományokra bontja az üzenetszórást az összekapcsolt hálózatok mindegyikébe továbbítja


309 / 310


Kapcsolóelemek Hálózatépítés és eszközök

Kapcsolóelem - kapcsoló (switch) többportos eszköz; bármely két portja között hídként (bridge) működik

Kapcsolóelem - forgalomirányítókapcsoló (router) a hálózati rétegben működik szelektív összekapcsolást, útvonalválasztást, forgalomirányítást végez a hálózatot külön ütközési tartományokra és külön üzenetszórási tartományokra bontja saját hálózati címe(i) van(nak)


310 / 310

Hálózati architektúrák és protokollok

Recommend Documents