Számítógép-hálózat A hálózatok célja, alkalmazása, alapfogalmak Webprogramozó + ISGT
• Önálló számítógépek összekapcsolt rendszere • Két számítógép akkor összekapcsolt, ha információcserére képesek • Az összekapcsolás többféle módon történhet, pl. rézvezeték, lézersugár, infravörös fény, mikrohullám vagy akár távközlési m hold segítségével is
A számítógépek hálózatba kapcsolásának el nyei
Er forrásmegosztás
• Er forrásmegosztás • Költségmegtakarítás, egyenletesebb teljesítménymegosztás • Nagyobb megbízhatóság • Adatbázisok elérése • Kommunikáció
• A külön-külön meglév berendezések, perifériák, programok, adatok elérhet ek a felhasználók számára, fizikai elhelyezkedését l függetlenül • Igénybevételéhez megfelel jogosultság szükséges
Költségmegtakarítás, egyenletesebb teljesítménymegosztás • a rendszerben a drága, nagy teljesítmény perifériákat, nyomtatókat, háttértárakat, egyéb er forrásokat a felhasználók mindegyike elérheti fizikai elhelyezkedését l függetlenül • elég kevesebb példányban megvásárolni és üzemeltetni azokat.
Fürtözés • Manapság egyre több helyen van szükség nagy számítási teljesítmény számítógépekre • Erre a célra igen drága nagy teljesítmény szuperszámítógépeket szoktak alkalmazni • Vagy: nagy teljesítmény hálózati kártyák segítségévvel összekötik a számítógépeket, és speciális (általában Linux) operációs rendszer segítségével egy egységként kezelik, és vezérlik a gépegyüttest
1
Nagyobb megbízhatóság
Adatbázisok elérése
• redundanciával növelhet a rendszer biztonsága. • a meghibásodott egység helyett egy másik átveheti a szerepét • a fontos adatokat, programokat több számítógép lemezegységén tároljuk
• a hálózat a gépek közötti adatcserével lehet vé teszi adatbázisok adatainak elérését, az adatbázis b vítését, több felhasználói végpontból
Kommunikáció • üzenetek, levelek vagy egyéb információk küldése • a hálózatok sebességének növekedésével a multimédiás felhasználások kiterjedten megjelennek a hálózaton
Hálózati struktúrák
Hoszt
Kommunikációs alhálózatok
• Gazdagép • Ezeken futhatnak felhasználói programok, lehetnek rajtuk adatbázisok • Ha egy számítógépben két hálózati kártya van, akkor az a gép két hosztnak tekintend
• szerepe a hosztok közötti üzenetek továbbítása • funkcionálisan két f részb l állnak – a csatornákból – és a kapcsolóelemekb l
2
Csatorna
Kapcsolóelemek
• az adatátvitelt biztosító vonal • ezeken továbbítódnak a bitek, valamilyen fizikai jellemz változás formájában
• a vonalakat kötik össze egymással • Hálózati kártyák, vagy önálló célszámítógépek (switch, router stb.) • IMP (Interface Message Processor – interfész üzenetfeldolgozó) • hálózati kapcsoló pont (internal network switching node)
Szegmens
Topográfia
• Egy alhálózat logikai (egyes esetekben fizikai) egységbe tartozó része
• A hálózatba kapcsolt hosztok fizikai elrendezésének módja
Topológia
Pont-pont összeköttetés
• az összekapcsolás fajtája • Az összeköttetés-alapú hálózatok topológia szerint két nagy csoportra oszthatók
• az egymással kommunikálni szándékozó hosztokat páronként kötik össze • a csomagok egy vagy több közbüls állomáson áthaladva jutnak el a forrástól a célállomásig
– két pont közötti csatornával rendelkez – üzenetszórásos csatornával rendelkez
3
A pont-pont összeköttetés topológiái
Csillag topológia
• Csillag-topológia • Háló-topológia • Fa-topológia
Csillag topológia
Csillag topológia
• minden kábel egy centrális ponthoz (központi helyhez, hubhoz, switchez) csatlakozik • el nye, hogy egy hoszt kiesése nem zavarja a többi m ködését • könny a hibák felderítése • A központi hely m ködési zavara az egész hálózatot lebénítja • több kábel szükséges a kialakításához
• a leggyakrabban alkalmazott topológia • CAT5-ös kábelezéssel valósítják meg • Fizikailag csillag, logikailag busz
Kiterjesztett csillag topológia
Kiterjesztett csillag topológia • az egyes csillagok a hubok vagy a kapcsolók összekapcsolásával vannak összekötve • kiterjeszthet a hálózat hatóköre és a lefedettség mértéke
4
Háló topológia
Háló topológia • akkor szokás alkalmazni, ha a lehet legnagyobb mérték védelmet kell elérni az esetleges szolgáltatáskimaradással szemben • már néhány gép esetén is rendkívül nagy a hardverigény (hálózati csatoló és kábel)
Fa topológia
Fa topológia • a hosztok a fa ágaihoz hasonlóan kapcsolódnak egymáshoz • A kapcsolódás egyfajta hierarchiát is jelent
Üzenetszórásos csatornával rendelkez alhálózatok
Üzenetszórásos csatornával rendelkez alhálózatok
• egyetlen közös üzenettovábbító csatorna • az egyes hosztok erre kapcsolódnak, erre vannak felf zve • Annak érdekében, hogy az adott hoszt fel tudja ismerni, hogy az információ neki szól-e, minden gépnek és eszköznek egyedi címe van
• a címet el kell helyezni a küldend információban • A hosztok ezt a címet ellen rzik, és csak akkor foglalkoznak az üzenettel, ha nekik szól
5
Csoportcímzés (multicasting)
Üzenetszórás (broadcasting)
• a csoportba tartozó összes hoszt veszi az üzenetet, nem kell mindegyiknek külön-külön elküldeni
• lehet vé teszik olyan üzenetek küldését is, amely a hálózat minden gépének szól
El nyök-hátrányok
Az üzenetszórásos összeköttetés topológiái
• A kialakítás kevesebbe kerül, mint a pontpont összekapcsolásnál • Amikor egyszerre több állomás szeretne üzenetet küldeni a csatornán, az üzenetek összekeverednek, és az összekeveredett üzenetek értelmezhetetlenek • ütközés • Ennek kivédéséhez valamilyen csatornafoglalási eljárás szükséges.
• Busz-topológia • Gy -topológia
Busz topológia
Busz topológia • egyetlen, mindkét végén lezárt gerinckábelt használnak. • Minden állomás közvetlenül ehhez a gerinchez kapcsolódik.
6
Gy
topológia
Gy
topológia
• minden állomás a következ höz csatlakozik, az utolsó pedig az els höz • a kábel fizikailag gy t formál
Hibrid topológiák • bármely elemi topológia el fordulhat egy teljes hálózat részeként • leggyakoribb a busz és a csillag együttes alkalmazása
Hálózati architektúrák
Bonyolultság
Rétegek, szintek
• Kezdetben a számítógép-hálózatoknál a hardver jelentette a f problémát • a szoftverekre csak a rendszerek egyre bonyolultabbá válása után terel dött a figyelem • Napjainkra a hálózati szoftverek • nagymértékben strukturálódtak
• Annak érdekében, hogy csökkentsék a hálózatok bonyolultságát, a legtöbb hálózatot rétegekbe (layers) vagy szintekbe (levels) szervezik • Minden réteg vagy szint az alatta lev re épül • A kapcsolatban minden réteg az alatta lev rétegnek vezérl információkat és adatokat ad át.
7
Protokoll
Hálózati architektúra
• A párbeszéd szabályait minden rétegre meghatározták és azt a réteg protokolljának (protocol) nevezzük • Olyan megállapodás, amely az egymással kommunikáló felek közötti párbeszéd szabályait rögzíti
• Az egyes rétegek és közöttük folyó kapcsolati szabályok összessége
Az architektúra tervezésének szempontjai
Az egyidej adatáramlás szempontjai
• • • • • • •
• Egyirányú vagy szimplex • Félduplex • Duplex
Az egyidej adatáramlás Funkcionális rész Hibavédelem vagy hibajelzés Az adatátvitel szabályozása A méret korlátozása Vonalmegosztás A leggyorsabb útvonal kiválasztása
Szimplex átvitel
Félduplex átvitel
• az adatok a két hoszt között csak egy irányba haladhatnak • A rendszer minden esetben rendelkezik adóval és vev vel, de ezek szerepet nem cserélhetnek (ilyen pl. a televízióadás)
• az adatok a két állomás között már felváltva is áramolhatnak • egyszerre csak az egyik irányba • A csatornát egyszerre csak az egyik irányú adatáramlás foglalhatja le (pl. CB rádió)
8
Duplex átvitel
Funkcionális rész
• az adatok egyidej leg mindkét irányban áramolhatnak a két hoszt között • Ezzel a technikával egy hoszt adó és vev funkciót is el tud látni egyszerre (pl. telefon)
• Minden rétegnek tartalmaznia kell • alkalmas a kapcsolat felépítésére, majd az információcserét követ kapcsolatbontásra
Hibavédelem vagy hibajelzés
Az adatátvitel szabályozása
• használja-e a rendszer, és ha igen, akkor az hogyan m ködjön?
• A lassú és a gyors m ködés számítógépeknek is tudniuk kell egymással kapcsolatot létesíteni
A méret korlátozása
Vonalmegosztás
• Ha az üzenet nagy méret • fel kell darabolni kisebb részekre, és egyenként átküldeni a címzetteknek • a címzett feladata ezek összeállítása, sorrendbe rakása
• A legnagyobb költséget a kábelek kiépítése, azaz az adatátviteli vonal kialakítása jelenti • A vonal minél jobb kihasználására kell törekedni
9
A leggyorsabb útvonal kiválasztása • ha több gépünk van, általában két hoszt között nem csak egy útvonalon haladhatnak az adatok • Ezt a feladatot a csomóponti számítógépeken futó megfelel programok vagy célhardverek valósíthatják meg
Hálózatszabványosítás
Az OSI modell OSI • Nemzetközi Szabványügyi Szervezet (International Standard Organisation, ISO) • a csomópontok közötti kommunikáció folyamatát írja le • „Nyílt rendszerek összekapcsolása” (Open System Interconnect) • ISO-OSI modell
A fizikai réteg Az OSI modell el nyei
10
Az adatkapcsolati réteg
A hálózati réteg
A szállítási réteg
A viszonyréteg
A megjelenítési réteg
Az alkalmazási réteg
11
A beágyazás folyamata Szállítási réteg • Az adatból szegmensek jönnek létre • A szegmensek kiegészülnek az adott fels bb rétegbeli kommunikációhoz szükséges portszámmal.
Hálózati réteg
Adatkapcsolati réteg
• A szegmensek csomagokba ágyazódnak • A csomag fejrészébe kerül a forrás és a cél IP címe (hálózati címe, logikai címe)
• A csomagok keretekbe ágyazódnak • A keretek fejrészébe kerül a forrás és a cél MAC címe (fizikai címe)
Fizikai réteg • A keretek bitek (jelek) formájában kerülnek továbbításra
Az egyes rétegek prtokoll adategységei (PDU) • • • •
Szállítási – Szegmens Hálózati – Csomag Adatkapcsolati – Keret Fizikai - Bitek
12
Az egyes rétegekben m köd protokollok
Feladat
Szolgálatok a rétegek között
A beágyazás folyamata
Feladat
Összeköttetés-alapú szolgálat • A szolgálatot igénybe vev felhasználó el ször létrehozza az összeköttetést, majd felhasználja, végül pedig lebontja azt • Amilyen sorrendben küldjük az információt, a vev pontosan abban a sorrendben kapja meg
13
Összeköttetés-mentes szolgálat
Megbízható szolgáltatások
• Minden egyes üzenet rendelkezik a célcímmel, és az egyes üzenetek akár a többit l független útvonalon is továbbíthatóak • elképzelhet , hogy a részekre bontott információt a vev nem az adó által küldött sorrendben kapja meg • a csomagokat helyes sorrendbe kell rakni
• sosem vesztenek el adatot • A vev nek minden megkapott üzenetet nyugtáznia kell • a küld biztos lehet abban, hogy az üzenet megérkezett • TCP
Nem megbízható szolgáltatások
Ellen rz
kérdések
• csak arra van szükség, hogy legyen olyan lehet ség az üzenetek elküldésére, ami nagy valószín séggel célba juttatja azokat • garanciát nem vállal • UDP
• Ismertesse a hálózatok létrehozásának el nyeit! • Ismertesse a hoszt fogalmát! • Mi a különbség a pont-pont és az üzenetszórásos összeköttetés között?
Ellen rz
Ellen rz
kérdések
• Melyik igaz? • A gy -topológia: – a pont-pont összeköttetés része – az üzenetszórásos összeköttetés része – a pont-pont és üzenetszórásos összeköttetésnél is van gy topológia, és ezek azonosak – a pont-pont és üzenetszórásos összeköttetésnél is van gy topológia, de ezek különböz ek
kérdések
• Ma melyik topológiát használják leginkább a gyakorlatban? – gy – busz – csillag – vegyes
14
Ellen rz
kérdések
• Ismertesse az ISO OSI-modell 7 rétegét, és pár szóban jellemezze azokat! • Csoportosítsa a rétegszolgáltatásokat!
VÉGE
15
