Hálózati architektúrák és protokollok
Fizikai Fizikai réteg réteg –– Topológiák Topológiák -Átviteli Átviteli közegek közegek és és tulajdonságaik tulajdonságaik -- Jelkódolások Jelkódolások Készítette: Perjési András (
[email protected]) http://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.5/hu/
Fizikai réteg
Feladata: Megvalósítani
a kommunikáció során keletkező jelek fizikai úton történő továbbítását
Kapcsolódó kulcsszavak: Csatlakozó,
átviteli sebesség, duplexitás, hálózati topológia, jelkódolás, frekvencia
Hálózati Topológia
A hálózat strukturális felépítését értjük alatta A topológia meghatározza a hálózatot alkotó elemek elrendezését és csatlakozásának módját Hálózat tervezéskor adott igény, költség és a helyszín alapján érdemes mérlegelni milyen topológiát alkalmazzunk, hiszen befolyásolja kommunikáció hatékonyságát
Hálózati Topológiák típusai I. Pont-Pont Lánc Busz/Sín Gyűrű
Csillag Fa Háló Teljes háló
Hálózati Topológiák típusai II.
Jelkódolási eljárások I. Feladat: az átviendő bit-sorozat átalakítása az átviteli közeg jelkészletére(elektromos jel, fényjel stb...) Szempontok
Átvitel
hatékonysága Segíti-e a jelszinkronizációt
Jelkódolási eljárások II.
NRZ(Non Return To Zero) kódolás 1-es bit érték: ciklus teljes idejében +1-es jelszint 0-s bit érték: ciklus teljes idejében -1-es jelszint
Jelkódolási eljárások II.
RZ(Return To Zero) kódolás 1-es bit érték: ciklus idejében első felében +1-es jelszint második felében -1 0-s bit érték: ciklus teljes idejében -1-es jelszint
Jelkódolási eljárások III.
NRZI(NonReturn To Zero Inverted) kódolás 1-es bit érték: a ciklus alatt az utolsóhoz képest ellentétes jelszint 0-s bit érték: a ciklus alatt nem változik az utolsó jelszint
Jelkódolási eljárások III.
Manchester kódolás 1-es bit érték: a ciklus alatt +1 -1 jelszint váltás 0-s bit érték: a ciklus alatt -1 +1 jelszint váltás
Átviteli közeg I.
A hálózat elemeket átviteli közegek kapcsolják egymáshoz Feladata az információt hordozó – fizikaijelek(fény, elektromosság, rádióhullám) továbbítása Fajtái:
Réz alapú Fény alapú Rádióhullám alapú
Átviteli közeg II.
A helyes átviteli közeg kiválasztásakor mérlegelt szempontok:
Áthidalható távolság Sávszélesség(bit/s, Kbit/s, Mbit/s)
Duplexitás(kommunikáció lehetséges iránya adott időpillanatban) ● Simplex(egy irány) ● Half-Duplex(két irány) ● Duplex(két irány egy időben) Ár Sérülékenység
Réz alapú közegek
Csavart érpáras Árnyékolt Árnyékolatlan
Koaxiális kábel
Csavart érpáras kábeltípusok Kábel Árnyékolás
Vezetékér Árnyékolás
U/UTP
nincs
nincs
U/FTP
nincs
fólia
F/UTP
fólia
nincs
S/FTP
fonat
fólia
Fólia/fonat
nincs
Név
SF/UTP
Vékony
koax Vastag koax SF/UTP
Árnyékolatlan Csavart érpár I. A vezetékek csavarása miatt „érzéketlen” a külső zajokra Erős elektromágneses sugárzás esetén elégtelen védelem, ilyenkor további árnyékolást szükséges Könnyű a szerelése, kiépítése, gazdaságos alapanyag
Árnyékolatlan Csavart érpár II.
Csatlakozó megnevezése: 8P8C Néhány fizikai szabvány:
10BASE-T – 2 érpár – 16 MHz – 10 Mbit/s – Half/Full Duplex 100BASE-TX (Fast Ethernet) – 2 érpár – 100 MHz – 100 Mbit/s – Half/Full Duplex 1000BASE-T (Gigabit Ethernet) – 4 érpár – 250 MHz – 1 Gbit/s – Half/Full Duplex
Maximális hossz egységesen 100 m
Árnyékolatlan Csavart érpár III.
Vezeték bekötési szabványok TIA/EIA
T568A TIA/EIA T568A
Árnyékolatlan Csavart érpár IV.
Alkalmazástól függően, a kábel két végén található bekötés lehet Egyenes
kábel – mindkét vég ugyanaz Kereszt kábel – egyik A szabvány, másik B szabvány Konzolkábel – az átellenes vég sorrendje teljes egészében fordított
Árnyékolatlan Csavart érpár V.
Alkalmazás környezetek Egyenes
kábel: hálózati eszközvégpont összekötés. Pl.: router-PC Kereszt kábel: végpont-végpont, kapcsoló-kapcsoló Pl.: PC-PC Konzol kábel: PC és hálózati eszköz adminisztrációs portja között
Koaxiális kábel I. Főként híradás technikában terjedt el A kábel belsejében egy darab vezetékér, emiatt külső árnyékolás szükséges Szerelése körülményes, sérülékeny átviteli közeg, hibakeresése nehéz
Koaxiális kábel II.
Csatlakozó: BNC (bajonettzáras) + T csatlakozó Típusai
10BASE-2 (thinnet) – 10 Mbit/s – Half Duplex - 185 m – 30 hoszt 10BASE-5 (thicknet) – 10 Mbit/s – Half Duplex - 500 m – 100 hoszt
Thinnet
Thicknet
Optikai átviteli közeg I.
A kábel belsejében fényvezető anyag található, a jeleket szabványtól függően különböző hullámhosszú fény szállítja Nagy távolságok áthidalására vagy gyors sebesség elérésre alkalmazzák Jellegéből adódóan elektromágneses zaj nincs hatással az átvitelre Szerelése, javítása, hibakeresése költséges Mérsékelten sérülékeny
Optikai átviteli közegek II.
Optikai közegek II.
Csatlakozók ST
– kerek alakú(előző ábra jobbra lent) SC – kocka alakú(előző ábra balra fent) Szabvány 1000BASE-SX 1000BASE-LX 1000BASE-LX 1000BASE-LX10 1000BASE-ZX 1000BASE-BX10
Mód Multimódus Multimódus Egymódus Egymódus Egymódus Egymódus
A fenti táblázatot tájékoztató jellegű, nem kell megtanulni
Hossz 220-550 m 550 m 5 km 10 km Kb 70 km 10 km
Vezeték nélküli közegek I.
Az átvitel rádió vagy fény frekvenciás hullámokkal A kiépítése nem igényli a környezet szerelését átalakítását A végpontok könnyen mozgathatóak Átviteli sebesség átlagos igényű végpontokhoz megfelelő A végpontok száma rugalmas, így a közeg jól skálázható, kezelhető, biztonsága viszont folyamatos felügyeletet szakértelmet kíván Ennek ellenére gazdaságos közegnek mondható
Vezeték nélküli közegek II. Mikrohullámú közegek 802,11 b/g/a/n – WI-FI szabványok Bluetooth 3G 4G mobil internet Fény alapú közegek Infra átvitel Lézer átvitel
WI-FI I.
WI-FI – WIreless FIdelity 802.11-es szabványok 1997-től Adhoc vagy AP mód ● Adhoc – gyors és egyszerű kapcsolat csak két állomás között ● AP mód – több végpont egy központi hálózati eszközhöz csatlakozik(Access point vagy Router), csillag topológia
WI-FI II. Szabvány
Frekvencia
Sávszélesség
802.11
2,4 GHz
2 Mbit/s
802.11a
5 GHz
54 Mbit/s
802.11b
2,4 GHz
11 Mbit/s
802.11g
2,4 GHz
54 Mbit/s
802.11n
2,4/5 GHz
600 Mbit/s
802.11a – érzékeny közeg, nagy távolságokhoz 802.11g – végpontok csatlakozásánál, viszonylag gyors 802.11b – végpontok csatlakozásánál, kevésbé gyors de stabil 802.11n – egyre elterjedtebb, a Fast Ethernet sebességét megközelítő szabvány, végpontok csatlakoztatására
Bluetooth I. Mester-szolga alapú kommunikáció Jellemzően Personal Area Network méretű hálózat Eszközök(nyomtató, mobiltelefon, headset) egyszerű, gyors és biztonságos csatlakoztatására fejlesztették ki
Bluetooth II.
Alacsony energiagazdálkodás jellemzi Ún. „Class”-ok az alkalmazható távolságok megkülönböztetéséhez: Class 1 – 100 m Class 2 – 10 m Class 3 – 5 m
Maximális sebesség 24 Mbit/s (802.11-es szabvány alkalmazásával)
Infra - IrDA
Közvetlen rálátás szükséges Gyors kapcsolatfelépítés Egyszerű alkalmazás Alacsony fogyasztás Sebességek
Serial
IR – 9,6 Kbit/s-115 Kbit/s Very Fast IR – 16 Mbit/s Giga IR – 512 Mbit/s-1 Gbit/s
Lézer – Free Space Optical Communication
Áthidalható távolság 2-5 km Közvetlen rálátás szükséges Elérhető sávszélesség 1 Gbit/s Tipikusan Metropolitan Area Network méretű hálózatokban Külső időjárási körülmények befolyásolják az átvitelt
