Számítógépes hálózatok
A hálózat definíciója: kifejezésen mostantól A hálózat számítógépes hálózatot értünk, amely nem más, mint egymással kommunikálni képes számítógépek és egyéb informatikai eszközök rendszere.
2
Miért használunk hálózatokat? A első számítógépes hálózatokaz az 1960-as évek végén hozták létre. Kialakításuk számos előnnyel járt, ezek közül talán legfontosabb a következők: 1. Hardveres és szoftveres erőforrásmegosztás 2. Gyors, hatékony kommunikációs eszköz 3. Biztonság kérdések
3
1. Hardveres és szoftveres erőforrásmegosztás Drága hardware elemek (pl. lézernyomtatók, nagy tárolókapacitású winchesterek) használatának megosztása. Másrészt nagy, közös adatbázisok, információs források több helyről való elérhetőségének biztosítása. (pl.: Moodle, Neptun)
4
2. A hálózat, mint kommunikációs eszköz Az Internet ősét jelentő Arpanet hálózaton 1971ben küldték az első e-mailt, és azóta számtalan új formáját használjuk a számítógépes hálózatok által biztosított kommunikációs eszközöknek: Azonnali üzenetküldő programok, VOIP eszközök (Voice over IP), vidókonferenciák, …
5
3. Biztonság a hálózaton • Az adatok több helyen való (redundáns) tárolása véd az esetleges adatvesztéssel szemben. A hálózati operációs rendszerek és a speciális hardvereszközök hatékony védelmet biztosítanak az állományainknak. Az egyes felhasználók állományainak védelme a hozzáférési jogosultságok megfelelő szabályozásával érhető el. • A számítógép hálózatok létrejöttével azonban lehetőség nyílt az információk távolról való megszerzésére, esetleg megváltoztatására, törlésére, ami komoly biztonsági problémákat vet fel. 6
Hálózatok csoportosítása A csoportosítások egy-egy kiemelt tulajdonságon alapulnak, de egy hálózatot ezek tulajdonságok összessége jellemez korrektül.
7
Csoportosítás méret alapján: LAN (Local Area Network) - kis kiterjedésű helyi hálózat, lokális hálózat Jellemzője az egyedi kábelezés, és az ebből következő gyors adatátvitel. Mérete 1 szobától kezdve néhány kilométerig terjedhet. MAN (Metropolitan Area Network) - városi méretű hálózat. Egy város nagyságrendjét lefedő hálózat. Fontos szerepe van a világhálózatok kiinduló pontjaihoz (Internet node-ok) való belépések biztosításában. (Tipikus példája a Debreceni Egyetem hálózata, amely Debrecen felsőoktatási intézményeit köti össze egymással, és a DISZK-en keresztül az Internettel is.) 8
Csoportosítás méret alapján: WAN (Wide Area Network) - nagytávolságú hálózat Kiterjedése pár kilométertől kezdve az egész Föld nagyságáig terjedhet. Tipikus átviteli eszközei a távközlési vállalatok által nyújtott eszközök: telefonvonal, műhold, mikrohullám, stb. (Gondoljunk itt például nagyvállalatok saját hálózataira: MÁV, T-Online, vagy a felsőoktatási gerinchálózatra (HBONE).
GAN (Global Area Network) - globális hálózat Az Internet, amely akár már az űrben is rendelkezik csatlakozások ponttal (pl.: Nemzetközi űrállomás) 9
10
Csoportosítás topológia alapján Sín vagy busz topológia: A gépek egy kábelre vannak felfűzve. Kábelezése egyszerű, kevés kábel szükséges hozzá, ezért olcsó, de nagyon sérülékeny, hiszen kábelszakadás esetén teljesen megszakad az összeköttetés az egyes gépek között.
11
Gyűrű topológia A gépek gyűrű alakban vannak összekötve. A gyakorlatban sokszor „dupla gyűrűt” használnak, ahol a a két gyűrűn ellentétes irányú kommunikáció zajlik.
12
Csillag topológia A csillag „középpontjában” egy jelelosztó berendezés (hub, switch) áll, amelyhez közvetlenül kapcsolódnak az egyes számítógépek. Egy gép, illetve kábel meghibásodása nem érinti a többi számítógép kommunikációját. 13
Fa topológia
14
Teljes topológia
15
Részben teljes topológia
16
Csoportosítás a kommunikáció iránya alapján Simplex: egyirányú kommunikáció. Csak az egyik eszköz küldhet információt, a másik csak fogadhatja. Half Duplex (változó irányú): kétirányú a kommunikáció, de egy adott időpillanatban csak az egyik irányba áramolhat információ. Duplex: teljesen kétirányú kommunikáció. 17
Átviteli technológia szerint • Üzenetszórásos (broadcast) hálózatok: Egy közös kommunikációs csatornára kapcsolódik az összes eszköz. Ha egy eszköz információt küld, akkor azt mindegyik megkapja, de (optimális esetben) csak az értelmezi akinek szánták. (LAN) • Két pont közötti (Point to Point) hálózatok: Nagytávolságú hálózatok esetén csak a forrásgéptől a célgépig terjed az információ különböző hálózati aktív eszközökön keresztül. (csomagkapcsolás) 18
Csoportosítás kompatibilitás alapján Zárt hálózatok: (cégek) kizárólag saját használatra, saját fejlesztésű eszközökkel létrehozott, nem szabványos belső hálózata, mely nem kompatibilis más hálózati eszközökkel. Nyílt hálózatok: előre meghatározott, már elfogadott szabványok által leír eszközök segítségével készített hálózat, ezért az egyes eszközök tetszőlegesen módosíthatók és kicserélhetők.
19
Csoportosítás kapcsolódási technika alapján Vonalkapcsolt: Két kommunikáló állomás között állandó kapcsolat épül ki (lásd telefon). Üzenetkapcsolt: Két állomás között az átvivő hálózat tárolva továbbító egységekből áll, ezek továbbítják az üzenetet egy címinformáció alapján. Az üzenet hossza nem korlátozott. Gyakorlati példa a postai csomag: lehet benne egy szó, de elküldhetjük Dosztojevszkij összes regényét akár 100 példányban is. Csomagkapcsolt: Hasonló az üzenetkapcsolthoz, csak a csomag mérete maximált, ezért a hosszabb üzeneteket szét kell tördelni 20
Csoportosítás közeghozzáférési mód alapján Üzenetszórásos hálózatok esetén jelentkezik a közeghozzáférés, azaz a kommunikációs közeghez való hozzáférés problémája. Mivel az elküldött információ a teljes hálózaton végighalad, ezért a küldés idejére lefoglalja a kommunikációs csatornát. (ütközés - collision problémája) A szabályozás azért szükséges, hogy mindegyik gép belátható időn belül képes legyen adat küldésére. A probléma megoldásra három általános módszer létezik. 21
Csoportosítás közeghozzáférési mód alapján Véletlen közeghozzáférés: Egyik állomásnak sincs engedélyre szüksége az üzenettovábbításhoz, adás előtt csak az átvivő közeg szabad voltát ellenőrzi. Tipikus képviselője: CSMA/CD (Ethernet). Központosított közeghozzáférés: Egy kitüntetett állomás foglalkozik az átviteli jogok kiadásával. Osztott közeghozzáférés: Csak egy állomásnak van joga adni, de ez a jog az állomások között körbejár.
22
Csoportosítás a hálózatba kapcsolt gépek viszonya alapján 1. Host-terminál alapú hálózatok: A hálózat magját egy vagy több, egymással összeköttetésben lévő központi számítógép (host) alkotja. Itt futtatja az operációs rendszer a felhasználói programokat és működésének egyik integrált része a hálózatkezelés. A központi gépekhez terminálok csatlakoznak, amelyeknek egyetlen feladata a billentyűzetről kapott adatok továbbítása és a képernyő adatok fogadása. Tipikus képviselői: IBM nagyszámítógép rendszerek, DEC számítógép rendszerek (VMS operációs rendszer), 23ide tartozik a UNIX is.
Csoportosítás a hálózatba kapcsolt gépek viszonya alapján 2. Egyenrangú (peer to peer) hálózatok: A host-terminál rendszerek szöges ellentéte. A hálózatban lévő bármelyik gép lehet hálózatot kiszolgáló és alkalmazást futtató gép is egyben. Induláskor a gép felajánlja az általunk konfigurált hardware eszközeit a hálózat részére (a saját nyomtatót, meghajtót) Megteheti természetesen azt is, hogy semmit nem ajánl fel. Ezek a rendszerek kis LAN-ok kialakítására alkalmasak, ahol kevés gép van és a hálózati forgalom is minimális. Védelmi rendszerük egyszerű. Ideális például egy néhány gépes irodában. Tipikus képviselői: a Windows alapú hálózatok.24
Csoportosítás a hálózatba kapcsolt gépek viszonya alapján 3. Kliens-szerver (Client-server) alapú hálózatok Emeljünk ki néhány számítógépet, amelyek csak a hálózat kiszolgálásával törődik. Ezeket szervernek nevezzük, feladatuk a mindenki által elérni kívánt fájlok tárolása. ezek hatékony védelme és a hálózati nyomtatás. Itt fut a hálózati operációs rendszer, amely mindezt megvalósítja. Az alkalmazói programok a kliens gépeken futnak, melyeken szinte tetszőleges operációs rendszer lehet. Tipikus képviselői: Novell NetWare Microsoft Windows NT/2000/2003. 25
Hálózati szabványok, az ISO OSI modell
Szabványok kialakulása (de facto) A de facto, latinul „tényleges(en)”, szabványok minden előzetes terv nélkül, spontán módon váltak elfogadottá. Így pl. az IBM PC és utódai a kisebb kategóriájú irodai számítógépek között csupán csak azért váltak de facto szabvánnyá, mert több tucat számítógépgyártó úgy döntött, hogy az eredeti IBM gépet nagyon hűen másoló személyi számítógépeket állítanak elő. Ugyanígy de facto szabványnak tekintehető a szövegszerkesztésben a Microsoft .doc állományformátuma is. 27
Szabványok kialakulása (de jure) A de jure, latinul „jogi(lag)”, szabványok ellenben hivatalos, valamilyen szabványosítási testület által legalizált szabványok. A nemzetközi szabványügyi hatóságokat általánosságban két osztályba sorolhatjuk: kormányközi egyezmények alapján létrejött és önkéntesen, nem szerződéses alapon létrejött szervezetekre. A számítógép-hálózatok területén két meghatározó jelentőségű szervezet van, a két típus egy-egy reprezentánsa. 28
Az ISO (International Standards Organization) A nemzetközi szabványokat többségét az ISO (Nemzetközi Szabványügyi Szervezet) állítja elő. amely egy 1946-ban alapított, önként szerveződő, nem államközi szerződésen alapuló szervezet. Tagjai között van pl. az ANSI (USA.), BSI (Nagy-Britannia), AFNOR (Franciaország), DIN (Németország) és a magyar MSZT is. Az ISO a legkülönbözőbb témákban bocsát ki szabványokat. Közel 200 Technikai Bizottsága van. Az igazi munkát a munkacsoportokban több mint 100 000 önkéntes végzi. Ezeknek az „önkénteseknek” egy jó része olyan cégek, intézetek megbízásából dolgozik ISO anyagokon, amelyeknek termékei éppen szabványosítás alatt állnak. A többiek kormányhivatalnokok, akik nyilvánvalóan arra törekednek, hogy a saját országukban honos módszerek váljanak 29 nemzetközi szabvánnyá.
Az IEEE A szabványosítási világ egy további nagyon fontos szereplője az IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineer - Villamosmérnökök Intézete), amely a világ legnagyobb szakmai szervezete. Azonkívül, hogy számos folyóiratot jelentet meg, és több konferenciát is rendez évente, még egy szabványosítási csoportja is van, amely az elektronika és a számítástechnika területén szabványokat dolgoz ki. A helyi hálózatok területén kifejlesztett IEEE 802-es szabványok kulcsfontosságúakká váltak. Ezek a szabványok képezték azután az ISO 8802 szabványok alapját. 30
Szabványok hatékonysága, avagy a két elefánt apokalipszise Egy szabvány sikerét kidolgozásának időpontja határozza meg leginkább. David Clarknak van egy szabványelmélete, amelynek ő a két elefánt apokalipszise nevet adta.
31
Szabványok hatékonysága, avagy a két elefánt apokalipszise Ez az ábra egy új dolog kialakulását kísérő tevékenységhullám időbeli intenzitását ábrázolja. A dolog felfedezését követően tevékenységmaximum alakul ki, amelyet a kutatással kapcsolatos összejövetelek, megbeszélések, megjelenő újságcikkek, egyéb írások idéznek elő. Egy idő után ez lecseng, ezt jelzi a hullámvölgy, de miután a cégek újra felfedezik a témát, többmilliárd dolláros befektetési hullám következik. Ideális lenne, hogy a szabványok a két intenzitási csúcs, azaz „a két elefánt” között jelenjenek meg. Ha ugyanis túl korán, még a kutatási periódus befejezte előtt írják meg azokat, akkor a téma még nem elegendően alapos ismerete miatt rossz szabványok születhetnek. Ha viszont túl későn írják meg, és a gyakorlatban addigra már a szabványtól eltérő módon alakultak a dolgok, akkor a már befektetett óriási összegek miatt a szabványnak nem is lehet komoly esélye arra, hogy figyelembe vegyék 32
Hálózati szabványok Nagyon kevés az olyan cég, amelyik egyszerre gyártja egy számítógéphálózat minden hardver és szoftver elemét (pl.: IBM, Digital). Egy cég általában csak egy-egy területre szakosodott. Ekkor viszont nagyon pontosan kell meghatározni a kapcsolódási felületeket (interface-eket) más cégek termékeihez. Tervezésük összetettségének csökkentése érdekében a számítógép-hálózatokat rétegekbe (layer) vagy szintekbe (level) szervezik, amelyek mindegyike az azt megelőzőre épül. Az egyes rétegek célja minden hálózatban az, hogy jól definiált szolgáltatásokat biztosítva a felsőbb rétegek elől eltakarják a nyújtott szolgáltatások megvalósításának részleteit. 33
A réteghatárok tervezésének szempontjai 1. Minden réteg jól definiált feladatokat hajtson végre. 2. A rétegek feladatának megválasztásakor nemzetközileg elfogadott szabványok kialakítására kell törekednünk. 3. A réteghatárok megválasztásakor a rétegek közötti információcsere minimalizálására kell törekedni. 4. A rétegek számának megfelelően nagynak kell lennie ahhoz, hogy a különböző feladatok ne kerüljenek szükségtelenül egy rétegbe, ugyanakkor elég kicsinek kell lenniük ahhoz, hogy a szerkezet ne váljon nehezen kezelhetővé. 34 5. Egy szint belső változásai ne érintsék a többit.
Kommunikáció a rétegek között Az egyik gépen levő n. réteg egy másik gép n. rétegével kommunikál. A kommunikáció során használt szabályok összességét protokollnak nevezzük. A szomszédos rétegpárok között ún. interfész (interface) húzódik. Noha az egyes rétegek úgy működnek, mintha a kommunikáció horizontális lenne, a tényleges adatmozgás vertikális irányú. Tehát az egyes rétegek közötti kommunikáció ténylegesen az alsóbb rétegeken keresztül történik.
35
Az ISO-OSI modell A számítógép hálózatok - a megvalósításuk bonyolultsága miatt - tehát rétegekre osztódnak. De melyek legyenek a rétegek feladatai, és hol legyenek a határok? Az elvek szépek, de ki adja meg a felosztást? A mindenkire vonatkozó ajánlást csak egy nemzetközi szervezet adhatta meg. A szerep az ISO-ra hárult: A hálózati rétegmodellt 1980-ban adta ki, OSI (Open System Interconnection) néven. Az OSI referencia modell szerint egy hálózatot 7 rétegre osztunk. 36
Az OSI modell 7 rétege 7. Alkalmazási réteg 6. Megjelenítési réteg 5. Együttműködési réteg 4. Szállítási (átviteli) réteg 3. Hálózati réteg 2. Adatkapcsolati réteg 1. Fizikai réteg 37
1. A fizikai réteg A fizikai réteg (physical layer) a bitek kommunikációs csatornára való kibocsátásáért felelős. Ide tartozik a csatlakozások elektromos és mechanikai definiálása, átviteli irányok megválasztása, stb. Biztosítania kell, hogy az adó oldalon kibocsát 1-et a vevő is 1-ként és ne 0-ként vegye. A fizikai réteg tervezése egyértelműen a hagyományos értelemben vett villamosmérnöki tevékenységek közé sorolható. 38
2. Az adatkapcsolati réteg Az adatkapcsolati réteg (data link layer) feladata egy hibátlan adatátviteli vonal biztosítása a „szomszéd” gépek között. A küldő fél a bemenő adatokat adatkeretekké (data frame) tördeli, a kereteket sorrendhelyesen továbbítja, végül a vevő által visszaküldött nyugtakereteket (acknowledgement frame) feldolgozza. Az átviteli közegben bekövetkező „zaj” miatt az adatkeretek sérülhetnek. Ebben az esetben a forrásgép adatkapcsolati rétegszoftverének újra kell adnia a keretet. Ugyanannak a keretnek többszöri újraadása azonban kettőzött keretek megjelenését eredményezheti. Ilyen helyzet pl. akkor alakulhat ki, amikor a vevő által az adónak küldött nyugtakeret elvész. E réteg feladata az ilyen megsérült, elveszett vagy kettőzött keretek miatt felmerülő problémák megoldása. (kommunikációs sebesség szinkronizálása) 39
3. A hálózati réteg A hálózati réteg (network layer) a kommunikációs alhálózatok működését vezérli, feladata az útvonalválasztás a forrás és a célállomás között. Az útvonalak meghatározhatók statikus módon pl. a kapcsolat felépülésekor, vagy teljesen dinamikusan, minden egyes csomagra külön-külön is meghatározható az útvonal. Ennek előnye az, hogy az útvonal meghatározásakor a hálózat aktuális terhelése is figyelembe vehető. Ha túl sok csomag van egyszerre az alhálózatban, akkor egymás útjába kerülhetnek, torlódás alakulhat ki. Az ilyen jellegű torlódás elkerülése ugyancsak a hálózati réteg hatáskörébe tartozik. Ha az útvonalban eltérő hálózatok vannak, akkor protokoll-átalakítást is végez. 40
4. A szállítási réteg A szállítási réteg (transport layer) feladata a végpontok közötti hibamentes átvitel biztosítása. Nem tud a hálózati topológiáról, csak a két végpontban van rá szükség. Feladata lehet például az összeköttetések felépítése és bontása, csomagok sorrendhelyes elrendezése, stb. A szállítási réteg egy valódi forrás-cél, vagy másképpen két végpont közötti (end-to-end) réteg. A forrásgépen levő program üzenetfejrészeket és vezérlőüzeneteket használva párbeszédet folytat a célgépen levő hasonló programmal. Az alsóbb rétegekben a protokollok az egyes gépek és azok közvetlen szomszédai között teremtenek kapcsolatot, nem pedig a valódi forrás és cél között, közöttük ugyanis akárhány IMP (Interface Message Processors) is lehet. 41
5. Az együttműködési réteg A együttműködési réteg (session layer), másnéven viszony réteg tehetővé teszi, hogy két számítógép felhasználói kapcsolatot létesítsen egymással. Jellegzetes feladata a logikai kapcsolat felépítése és bontása, párbeszéd szervezés (pl. félduplex csatornán). Elláthat szinkronizációs funkciót, pl: megszakadt kommunikáció esetén. A probléma kiküszöbölése érdekében a viszonyréteg lehetővé teszi, az adatfolyamba ellenőrzési (szinkronizációs) pontok beépítését, és így egy hálózati hibát követően csak az utolsó ellenőrzési pont után következő adatokat kell megismételni. 42
6. A megjelenítési réteg A megjelenítési réteg (presentation layer) az alsó rétegektől eltérően, amelyek csak a bitek megbízható ide-oda mozgatásával foglalkoznak, az átviendő információ szintaktikájával és szemantikájával foglalkozik. Kódcserét (pl.: ASCII - EBCDIC), az adatátvitel hatékonyabbá tételét elősegítő adattömörítést, továbbá titkosítást is végezhet. 43
7. Az alkalmazási réteg Az alkalmazási réteg (application layer) széles körben igényelt szolgáltatásokat tartalmaz. Ilyen alapvető igényt elégítenek ki például a fájlok tetszőleges gépek közötti másolását lehetővé tévő fájl transfer protokollok (FTP), vagy a elektronikus levelezés protokolljai (SMTP, POP3, IMAP) A különböző állományrendszerek különböző névkonvenciókkal rendelkeznek, különböző módon ábrázolják a szövegsorokat (pl: UNIX-DOS sorvégjel), és így tovább. Két különböző rendszer közötti állomány mozgatáskor ilyen és más hasonló inkompatibilitási problémákkal kell megküzdeni. 44
A fizikai adatátvitel
A fizikai adatátvitel
Adó
Csatorna
Vevő
Zaj 46
A fizikai adatátvitel jellemzői A csatornán történő információátvitel során az adó megváltoztatja a csatorna fizikai közegének valamilyen tulajdonságát, ami a közegen továbbterjed, és a vevő ezt a fizikai közegváltozást érzékeli. Például vezetékek esetén az átfolyó áram feszültsége változhat, vagy ha elektromágneses hullámot használunk, akkor a hullám amplitúdója, frekvenciája, vagy fázisa. 47
Alap és szélessávú adatátvitel Két eljárás használható a jelek kommunikációs közegen való átvitelére: • az alapsávú átvitelmód • a szélessávú átvitelmód Az alapsávú átvitelmód a digitális jelzésátvitelt, a szélessávú átvitelmód az analóg eljárásokat használja. Az átviteli eszközöket úgy tervezhetik meg, hogy vagy digitális, vagy analóg jelet küldjön a fizikai közegen. 48
Alapsávú átvitel Alapsávú átvitel esetén az adatjeleket diszkrét elektromos, ill. fényimpulzusok formájában viszik át. Az ilyen fajta átvitelnél az adó az adatimpulzusokat közvetlenül a kommunikációs csatornán át továbbítja, a vevő pedig ezeket detektálja. Mivel az adatimpulzusok a kommunikációs csatornán keresztül haladnak, azon torzulni fognak. A csatorna végén megjelenő jel már nem rendelkezik az eredeti jel formájával és nagyságával, ezért a vett jel olyannyira felismerhetetlenné válhat, hogy a csatorna másik végén levő számítógép rosszul fogja értelmezni. Az ilyen nehézségek leküzdésére jelismétlő egységet használhatnak, amelyek veszik a jelet, majd felerősítve, és az eredeti 49 alakjukat helyreállítva továbbítja azokat.
Alapsávú átvitel (folytatás) Mivel a jelismétlő egység teljes mértékben helyreállítja a jelet, megszűnik az a zaj is, ami a csatornában létrejött. Az alapsávú átvitelmódban a zaj és a zavar általában nem okoz gondot, kivéve ha a zavar annyira elrontja a jelet, hogy a 0-s bit 1-esként értelmezhető. Az alapsávú átvitelmódnál a csatorna kapacitását egyetlen adatjel továbbítására használjuk. Mivel egy időben egy állomás adása történhet, léteznie kell egy módszernek, amely képes meghatározni, mikor melyik állomás adása engedélyezhető (lásd: közeghozzáférési módszerek).
50
Szélessávú átvitel A szélessávú átvitelmódra az analóg átvitel jellemző, ami az alapsávú átviteli módnál szélesebb frekvenciasávot vesz igénybe. Az analóg átvitelnél folytonos és nem diszkrét jeleket alkalmaznak. A jelek elektromágneses vivőhullámok segítségével haladnak az átviteli közegen.
51
Szélessávú átvitel (folytatás) Az ábrán az elektromágneses hullám alapjellemzői láthatók: az amplitúdó, és a frekvencia.
52
Szélessávú átvitel (folytatás) Elektromos vezetéken a hullám amplitúdóját a vezetéken mért feszültség szintje, a fénykábelen pedig a fénysugár intenzitása jelenti. A hullám frekvenciáján hullám által másodpercenként lefutott periódusok számát értjük. A másodpercenként egy ciklusú frekvenciaütemet hertznek nevezik. Analóg átvitelnél az adatjelet egy hordozójelre (vivőjelre) ültetik rá, mégpedig úgy, hogy a hordozóhullám jellemzői közül valamelyiket az adatjel folyamatának megfelelően változtatják, azaz modulálják. 53
Jel terjedése alap, illetve szélessávú átvitel esetében. Az alapsávú és a szélessávú átvitelmódok között a másik eltérés a jeláramlás iránya. Alapsávú átvitelnél a jeláramlás kétirányú, vagyis a jel az adást végző eszköztől a fizikai közegen mindkét irányban terjed és ténylegesen eléri a vezeték, ill. a kábel mentén elhelyezett valamennyi eszközt. Ha a jel eléri a kábel két végét, az ott elhelyezett lezárók elnyelik azt. A szélessávú átviteli mód azonban egyirányú. Bár néha egyszerű bináris jelkódolást is alkalmaznak, de ez a technika nem ad módot a vevőnek arra, hogy megállapítsa, hol kezdődnek és hol végződne a bitek. Ehelyett inkább a Manchester-kódolási technikát, vagy az ezzel rokon különbségi Manchester-kódolási technikát részesítik előnyben. 54
A csatorna kapacitásának mértékegységei Általában véve minél magasabb a vivőjel frekvenciája, annál nagyobb az információ hordozó kapacitása. Az átviteltechnikával foglalkozó irodalom a sávszélesség kifejezést gyakran az átviteli csatorna kapacitására utalva használja. A csatorna sávszélessége nem más, mint a csatornán átvitt legmagasabb és legalacsonyabb frekvenciának a különbsége. Minél nagyobb a sávszélesség, annál nagyobb mennyiségű információ vihető át. Például a telefon körülbelül a 300 hertztől (Hz-tól) a 3100 Hz-ig terjedő frekvenciákat viszi át. Így a rendelkezésre álló frekvenciatartomány, ill. sávszélesség 3100300 = 2800 Hz, vagyis kb. 3 kHz. A lokális hálózatoknál alkalmazott átviteli közegek ennél jóval nagyobb sávszélességűek. A csatorna sávszélessége és az adatsebesség, vagyis a csatornán másodpercenként átvihető bitek száma között közvetlen 55 összefüggés van.
A baud A csatornakapacitás egy másik fogalommal is kifejezhető, ez a baud. A baud-ban kifejezett sebesség azt mutatja meg, hogy másodpercenként hányszor változik meg a vonal konkrét állapota. 1 baud = log2 P [bit/s], ahol P a kódolásban használt jelszintek száma. Tételezzük fel, hogy amplitúdómodulációt alkalmazunk, és hogy az egyik amplitudóérték a bináris 0-t, a másik pedig a bináris 1-et jelenti. Ebben az esetben a vonal baudsebessége megegyezik a bitsebességgel. Ha azonban azt tételezzük fel, hogy négy különböző amplitúdót használunk a bináris 00, 01, 10, 11 (dibitek) jelölésére, akkor a bitsebesség a baudsebesség kétszerese lesz. 56
bit/s, Kbit/s, Mbit/s, Gbit/s A hálózat tényleges adatátviteli képességét általában a másodpercenként átvitt bitek száma alapján határozzuk meg. pl: modem 56 Kbit/s ISDN 64/128 Kbit/s ADSL 0,5 - 18 Mbit/s UPC Chello 1-20 Mbit/s LAN hálózatok 1-1000 Mbit/s 57
Az átvivőközeg • • • •
Koaxális kábel UTP/STP kábel Optikai kábel Kábel nélküli adatátviteli módszerek
58
Koaxális kábel Középen általában tömör rézhuzal található, ezt veszi körül egy szigetelőréteg, majd erre jön az árnyékolás (tipikusan fonott huzal, „harisnya”). Jellemzője a hullámimpedancia.(ellenállás) Szabványos hullámimpedanciák az 50Ω, 75Ω, 93Ω (Ohm). A megfelelő ellenállással le kell zárni a kábel mindkét végét, hogy ne legyen jelvisszaverődés.
59
Koaxális kábeltípusok Széles körben két fajtáját alkalmazzák: Az egyik az alapsávú koaxiális kábel, amelyet digitális jelátvitelre alkalmaznak, a másik az ún. szélessávú koaxiális kábel, amelyet pedig analóg átvitelre használnak. Az alapsáv elnevezés még abból az időből származott, amikor telefonbeszélgetésekre alkalmazták a kábeleket, és itt a sávszélesség az érthető emberi hangnak megfelelő kb. 0-4 kHz volt. A televíziós rendszerek megjelenésével a tv jelek átviteléhez jelentősen nagyobb sávszélesség kellett, ezeket a szélessávú kábelekkel oldották meg. A leggyakrabban az 50Ω és 75Ω hullámimpedanciájú kábelt használnak: az 50Ω-ost alapsávú, a 75Ω-ost szélessávú hálózatokban. Ez utóbbival azonban alapsávúként is találkozhatunk, főként akkor, ha a hálózat alapsávúként és 60 szélessávúként egyaránt működhet.
Alapsávú koaxális kábelek Az alapsávú koaxiális kábeleket leggyakrabban helyi számítógép-hálózatok kialakítására alkalmazzák. Ethernet hálózatokban az alapsávú koaxiális kábelek két típusa ismert az ún. vékony (10Base2) és a vastag (10Base5). A digitális átviteltechnikában vékony koaxiális kábeleket Arcnet és Ethernet helyi hálózatok kialakításánál használnak. Csatlakozásra BNC (Bayonet Neill-Councelman) dugókat és aljzatokat használnak.
61
62
63
Sodrott érpár Sodort érpár: Szigetelt, egymással összecsavart rézhuzalokból áll. A csavart forma az egymás mellett levő erek villamos kölcsönhatását küszöböli ki. Lehet árnyékolatlan (UTP, Unshielded Twisted Pair) illetve árnyékolt (STP, Shielded Twisted Pair) felépítésű. A struktúrált kábelezési rendszerek alapeleme. Az UTP kábelek minősége a telefonvonalakra használtaktól a nagysebességű adatátviteli kábelekig változik. Általában egy kábel négy csavart érpárt tartalmaz közös védőburkolatban. Minden érpár eltérő számú csavarást tartalmaz méterenként, a köztük lévő áthallás csökkentése miatt. 64
65
Sodrott érpár fajtái Típus
Használati hely
1. kategória hangminőség (telefonvonalak) 2. kategória 4 Mbit/s -os adatvonalak (Local Talk) 3. kategória 10 Mbit/s -os adatvonalak (Ethernet) 20 Mbit/s -os adatvonalak (16 Mbit/s Token 4. kategória Ring) 100 (esetleg 1000) Mbit/s -os adatvonalak (Fast 5. kategória és Gigabit Ethernet) 100 (esetleg 1000) Mbit/s -os adatvonalak (Fast 6. kategória és Gigabit Ethernet) 66
Az UTP csatlakozója Az UTP kábeleknél általában az RJ-45 típusjelű csatlakozót használják a csatlakoztatásra. Ethernet hálózatokban 3.-6. kategóriájú kábeleket 10BaseT néven specifikálták 67
Optikai kábelek Egy optikai átviteli rendszer három komponensből áll: az átviteli közegből, a fényforrásból és a fényérzékelőből. Az átviteli közeg hajszálvékony, üvegből készült szál. A fényforrás vagy LED (Light Emitting Diode) vagy lézerdióda. Mindkettő villamos áram hatására bocsát ki fényimpulzusokat. A fényérzékelő egy fotodióda, amely fény hatására villamos jeleket állít elő. Egy optikai szál egyik végére LED-et vagy lézerdiódát, másik végére fotodiódát téve egy egyirányú adatátviteli rendszerhez jutunk, amely villamos jeleket fogad, alakít át, majd bocsát ki fényimpulzusokként, ill. ennek inverzeként az optikai szál másik végén, a vevőoldalon fényimpulzusokat vesz és alakít vissza villamos jelekké. 68
69
Az optikai jel terjedése Az információkat egy üvegszálban haladó fénysugár megléte vagy hiánya hordozza. A fény a szál belsejének és külsejének eltérő törésmutatója miatt nem tud kilépni. A belső, nagyobb törésmutatójú üveget (core) ugyanis kisebb törésmutatójú héj veszi körül (cladding), így teljes visszaverődés jön létre.
70
Mono- és multimódusú szálak Egyetlen szálon több különböző fényimpulzus is haladhat egyidejűleg, az ilyen optikai szálakat multimódusú szálnak (multimode fíber) nevezik. Ha a szál átmérőjét éppen a fény hullámhosszára csökkentjük le, akkor a szál hullámőrzőként működik, és a fény ide-oda verődés nélkül egyenes vonalban terjed. Az ilyen optikai szálat monomódusú szálnak (single mode fíber) nevezik. Az egymódusú szálak üzemeltetése drága, mert különleges lézerdiódákat igényel, ugyanakkor sokkal hatékonyabbak, és alkalmasak nagyobb távolságok áthidalására is. A jelenleg kapható optikai szálak 1 km-es távolságon 1000 Mbit/s-os átviteli sebességet érnek el. Az optikai szál előnyei: érzéketlen az elektromágneses zavarokra, erősítés nélkül igen nagy távra vihető, nem hallgatható le. Hátránya: drága, nehéz javítani és megcsapolni (bár ez utóbbi az adatbiztonság szempontjából előnyt jelent). 71
Optikai kábelek illesztése Az üvegszálak alkalmazásánál kritikus kérdés a jelek be és kicsatolása, amire kétféle illesztés, a passzív és az aktív használatos. A passzív illesztő két, az üvegszálra kapcsolódó csatlakozóból áll. Az egyik csatlakozón egy LED dióda, a másik csatlakozón egy fotódióda van. Az illesztő teljesen passzív, segítségével jeleket tudunk a fénykábelből kivenni illetve jeleket tudunk a kábelbe bejuttatni. Az illesztés természetesen fényveszteséggel (és így csillapítással) jár, ezért meg kell határozni, hogy adott távolságon hány darab használható Aktív illesztő jelismétlőként vagy más néven jelregenerálóként is működik, azaz a beeső fényjelet villamos jellé alakítja, majd az Adó részén ezt LED dióda segítségével felerősítve továbbsugározza. 72
Optikai gyűrűk Ahogy az eddigiek szerint is nyilvánvaló, az üvegszálon adott hullámhosszú fényt használva csak egyirányú adatátvitel képzelhető el. Gyűrű kialakítású topológiánál az állomások illesztővel csatlakoznak a hálózatra, így egy vonalon is képesek venni (jel az illesztőbe bejön) és adni (illesztőn továbbadni). Kétirányú pont-pont átvitel esetén már két üvegszálas kapcsolat szükséges: egyik irány az adásra, másik a vételre. Ez szerencsére a legtöbb esetben nem igényli újabb kábel lefektetését, mivel egy kábel több független üvegszálat tartalmaz. Ethernet hálózatokban az üvegszálas kábelt 10BaseF néven definiálták. 73
Hálózati összekötő berendezések • A repeater (jelismétlő) egyszerű jelerősítést végez, azaz a fizikai méretkorlátok átlépését oldja meg, ezáltal a két hálózatot logikailag összetartozóvá teszi. Az OSI modell 1. rétegében (fizikai) működik. • HUB: Hálózati jel elosztó Az ISO-OSI modell 1. rétegéhez tarozik. - passzív: kizárólag jelelosztóként működik, a jelet csak elosztja - aktív: nemcsak elosztja, de erősíti is a jelet. 74
Hálózati összekötő berendezések • Switch: (Bridge) Egy tárolva továbbító eszköz (Store and Forward). Beolvassa a csomagot, majd a célállomás címe alapján továbbítja a megfelelő alhálózatba. Hozzáfér a címinformációhoz, tehát az OSI második szintjén van. A switch (bridge) forgalomirányítást végez, de csak azonos alhálózatok esetén. • Router: (forgalomirányító) Ellátja a bridge funkcióit, emellett azonban útvonalkiválasztást is végez. A router az ISO- OSI harmadik rétegének felel meg, azaz a hálózati rétegnek. A második réteg címinformációit le kell vennie, majd újra kell generálnia, emiatt képes eltérő címzésmódú hálózatokat is összekötni. (pl.: Ethernetet Token ringgel). Fel kell ismernie a harmadik réteg protokolljait, emiatt protokollfüggővé válik a harmadik rétegű protokollokra 75 nézve. Ezáltal megoldható vele LAN-WAN kapcsolat.
Hálózati összekötő berendezések Gateway: (átjáró) Tulajdonképpen egy protokoll átalakító. Az egyik hálózat valamelyik szintjéről jövő protokollját értelmezi, majd ezt átalakítja úgy, hogy egy másik hálózat ugyanezen szintje ezt megértse. Hálózat páronként más-más gateway szükséges.
76
Vezeték nélküli hálózatok • Wireless Personal Area Network (WPAN) Vezetéknélküli „személyi” hálózat • Wireless Local Area Network (WLAN) Vezetéknélküli helyi hálózat • Nagytávolságú vezetéknélküli összeköttetések
77
Vezeték nélküli átvitel Bár a legtöbb kommunikációs rendszer rézhuzalt vagy optikai szálat használ átviteli közegként, adódhat olyan helyzet, amikor kábelek, optikai szálak alkalmazása szinte lehetetlenné válik. Az egyes épületekben a LAN-ok használhatnak rézhuzalt vagy optikai szálat, de az épületek ilyen jellegű összekötése csak az utcák feltörésével, árkok ásásával volna lehetséges. Másfelől lézer vagy infravörös adók és vevők háztetőkre helyezése könnyen megoldható, nem túl költséges és legtöbbször törvényes is. A lézer vagy az infravörös kommunikáció teljesen digitális és rendkívül irányított, amely szinte teljesen védetté teszi a külső zavarástól és az illetéktelen megcsapolástól is. Ugyanakkor azonban, a választott hullámhossztól függően az eső és a köd zavarhatja a kommunikációt. 78
WPAN • Jellemző átbocsátás 0,1 ... 4 Mbit/s • Így a felhasználó közelében néhány eszköz rövid távolságot (10 ... 100 m) áthidaló vezetéknélküli összeköttetését teszi lehetővé, mobiltelefonok, a mobil-számítógépek és egyéb hordozható kézi eszközök között. • Megvalósítás: Infra, Bluetooth, egyéb rádiófrekvenciás eszközök
79
Bluetooth – ERICSSON vezetésével fejlesztették ki – Jelentős ipari támogatottsággal rendelkezik – Elnevezését a kereszténységet bevezető KÉKFOGÚ HARALD viking királyról kapta – 1999-ben adták ki az első Bluetooth Előírást • Bluetooth nyílt, átfogó szabvány • Így lehetővé vált különböző gyártók termékeinek együttműködése
80
WLAN • Jellemzően egy épületre vagy egyetemi területre (campus) terjednek ki • jellemző sávszélesség 1 ... 108 Mbit/s • WLAN hálózatok előírásait az IEEE 802.11a és 802.11b. És 802.11g szabványban rögzítették • 2,4...2,48 GHz-es, ipari, tudományos és orvosi célokra használt szabad (azaz hatósági engedélyhez nem kötött) frekvenciasávot használja 81
Távközlési műholdak A távközlési műholdakat nagy, világűrben levő mikrohullámú ismétlőknek foghatjuk fel. Egy vagy több transzpondert tartalmaznak, amelyek felerősítik a vett jeleket, és a beérkező hullámokkal való interferencia elkerülése érdekében más frekvencián adják újra azokat. A kibocsátott, Föld felé irányuló sugárnyaláb lehet akár egész földrészeket átfogó és lehet szűk, alig pár száz kilométer átmérőjű is. Egy megközelítőleg 36 000 km magasságban, az Egyenlítő fölött keringő műhold sebessége megegyezik a Föld forgási sebességével (ezt geostacionárius helyzetnek szokás nevezni). Egy földi megfigyelő az egyenlítő fölötti orbitális pályán mozgó műholdat látszólag mozdulatlanul egy helyben állónak észleli. A távközlési műholdak is ebbe a típusba tartoznak, ellenkező esetben ugyanis drága, a műholdak mozgását követni tudó földi antennákra lenne szükség. 82
Műholdas kommunikációs rendszerek • Az Iridium műhold alapú mobil közlési rendszert az egész Föld lefedésére tervezték – Innen a neve is, mivel 77 műholddal akarták lefedni a bolygót, s az iridiumnak 77 protonja illetve elektronja van – Később a hatékonyság megnövekedett, így 66 műhold is elegendő lett – Mára az IRIDIUM cég megszűnt, de helyette vannak mások, pl. a GLOBALSTAR – GPS (Globas Position System) 83
Az Internet…
Az Internet kialakulása • 1958. Dwight Eisenhower elnöksége alatt megkezdődik a DARPA (Defence Advanced Research Project Agency) kutatási projekt. • Cél egy olyan hálózat, amely képes városokat, államokat, bázisokat összekötni, még sincs központja, hiszen ha lenne, az lenne az első meg-semmisítendő célpont. Az üzenetek csomagokra oszlanak, minden csomagnak külön címe van. Minden csomag egy adott forráscsomópontnál indul, és egy adott célcsomóponthoz érkezik. A csomag-kapcsolt hálózat sikere és biztonsága a hálózat decentralizáltságában rejlett. 85
ARPANET • 1969-ben elindul az ARPANET – katonai és kutatói felhasználás • Az RFC (Request For Comments, Megjegyzések kérése) dokumentumok 1969ben indított sorozata, mely leírja az Internet protokolljait. (Pl. RFC1869 – az SMTP protokoll leírása)
86
Az ARPANET kettéválik • 1983-ban az ARPANET-Internet két hálózatra vált szét: a katonai rendeltetésű MILNET-re és a polgári rendeltetésű (az azóta 1990-ben megszűnt) ARPANET-re. Talán ez az esemény az Internet igazi születésnapja, hiszen a szétválás lehetővé tette az USA Hadügyminisztérium által eddig nem támogatott intézmények Internetre való csatlakozását is. Ezzel megnyílt a lehetőség a polgári, később a kereskedelmi alkalmazások gyors fejlődésére. 87
NSFNET 1985-ben az egyetemi kutatások finanszírozásáért felelős National Science Foundation (NSF) létrehozta a TCP/IP alapú, a kutatásokat támogató szuper számítógépes bázisokat és a mintegy 2500 oktatási és kutatóintézetet összekötő NSFNET hálózatát (1995-ig működött).
88
Az első internetes féreg 1988 az Internet féreg éve: az Internet mintegy 6000 számítógépét „támadta meg” a worm nevű számítógépprogram. A hatására alakították ki az RFC-1087 azonosítójú Ethics and the Internet dokumentumot. Napjainkban NETIKETT néven szokták emlegetni.
89
Az Internet sikere • Az Internet sikereinek két fő összetevője már 1972-ben ismert volt: csomagkapcsolt működés és nyílt architektúra. • A nyílt architektúra elve szerint az Internet független hálózatok együttműködő együttese, melyet tetszőleges felépítésű és működésű, egymással egyenrangú viszonyban (peer) lévő hálózatok alkotnak. • Internet = Hálózatok hálózata 90
Az Internet fontosabb szolgáltatásai • • • • •
E-mail FTP News Gopher WWW
91
Az e-mail • 1971. Ray Tomlinson elküldi az első e-mailt • Ő vezette be az @ (at) jel használatát • A legelső üzenet ezt tartalmazta: QWERTYUIOP • 1982-ben már felbukkantak az úgynevezett „emoticon”-ok
:) 92
93
Érzelmek az e-mailekben • Az első, elektronikusan megjelenő, érzelmek kifejezésére szánt „szmájli” 1982. szeptember 19-én jelent meg: „A viccek jelölésére javaslom, hogy használjuk a következő karaktereket: :-). Oldalról olvasd. A mostani trendeket figyelembe véve talán gazdaságosabb, ha azokat jelöljük, amik nem viccek. Ezekhez használd ezt: :-(„ - írta egy bizonyos Scott E. Fahlman a Carnegie Mellon University, School of Computer Science faliújságán. 94
E-mail protokollok • Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) Levelek küldéséért felelős protokoll • Post Office Protocol 3 (POP3) Levelek távoli szerverről való letöltése • Internet Message Access Protocol (IMAP) Levelek távoli gépről történő letöltése és menedzselése 95
A levelezés eszköze(i) • Levelező szerver (MTA – Mail Transfer Agent), jellemzően valamilyen szolgáltató/intézmény üzemelteti. Meghatározza a @ utáni részt. (
[email protected]) • Levelező program (Outlook, Pegasus mail, Eudora, The Bat, Thunderbird) • Webes felületű levelezés (freemail.hu, citromail.hu, mailbox.hu, yahoo.com, hotmail.com, gmail.com) 96
FTP (File Transfer Protocol) • Állományok továbbítását teszi lehetővé távoli számítógépek között • Kliens-szerver alapú szolgáltatás • Az FTP szerverek két módon érhetők el: – Anonymous bejelentkezés – Felhasználói névvel és jelszóval történő bejelentkezés
97
Gopher • A gopher a World Wide Web ősének tekinthető karakteres menüvezérelt információs rendszer. A különböző menüpontok között a kurzorral mozoghatunk, és az Enter benyomásával követhetjük az illető pont által jelzett vonalat (a sor végén levő / jelzi, hogy onnan újabb menüre tudunk továbblépni). A karakteres megjelenítésű gopher programok az Internet fejlődésével csendben kihaltak. 98
99
A World Wide Web (WWW) rövid története A WEB megalkotója Tim Berners-Lee, aki 1989-ben az Európai Részecskegyorsító Intézetben (CERN) dolgozva azt javasolta, hogy a földrajzilag egymástól távol lévő kutatók közötti kommunikációt egy „hypertext rendszer” alkalmazásával oldják meg. Kollégái számára ez lehetővé tette, hogy az egymás kutatási eredményeit tartalmazó dokumentumokat összekapcsolhassák. 100
World Wide Web • A WEB megalkotója Tim Berners-Lee, aki 1989-ben az Európai Részecskegyorsító Intézetben (CERN) dolgozva azt javasolta, hogy a földrajzilag egymástól távol lévő kutatók közötti kommunikációt egy „hypertext rendszer” alkalmazásával oldják meg. Kollégái számára ez lehetővé tette, hogy az egymás kutatási eredményeit tartalmazó dokumentumokat összekapcsolhassák. • Internet ≠ World Wide Web 101
A Hypertext alapötlete • Ted Nelson - Xanadu project a hypertext alapötlete (1967.) • A Xanadu név pedig Coleridge: Kubla kán című költeményéből származik, „az irodalmi emlékezet mágikus helyét” jelöli, ahol minden megőrződik.
102
SGML A hivatalos dokumentumok tárolását, és visszakeresését meg kellet oldani. Felkérték a szabványügyi hivatalt dolgozzon ki egy egységes dokumentum tárolási szabványt, mely SGML (Standard Generalized Markup Language Standard Általános Jelölőnyelv) néven vált ismertté. Az SGML tulajdonképpen egy egységes dokumentum leíró nyelvi ajánlása, melyet több programgyártó is beépített az általa forgalmazott szövegszerkesztőbe. (Pl. a Microsoft Word) 103
HTML • A HTML (HyperText Markup Language) az SGML alapjaiból fejlődött ki. • Lehetővé teszi hiperhivatkozások és multimédiás tartalmak elhelyezését a dokumentumban. • A HTML dokumentumok a HTTP protokoll segítségével jutnak el böngésző alkalmazásokhoz. 104
A HTTP protokoll • HTTP = HyperText Transfer Protocol Egy kliens-szerver alapú protokoll. szerver
kliens kérés
adatok 105
A szerver • A szerver szinte tetszőleges operációs rendszert futtatható gép lehet, amelyen fut egy un. webszerver alkalmazás. • A legismertebb webszerver programok: • Apache • IIS (Internet Information Service)
106
A kliens (munkaállomás) • Tetszőleges operációs rndszert futtató számítógép internetes böngészőprogrammal. • Browser = böngésző • Legismertebb böngészők: • Internet Exproler • Netscape • Mozilla • Opera • Firefox 107
Internet protokollok
NCP (Network Control Protocol) • 1970 decemberében fejeződött be a TCP/IP elődjének számító, az ős-ARPANET host-tohost protokollját jelentő NCP (Network Control Protocol) fejlesztése. • Nem rendelkezett vonalhibák elleni védelemmel, csomagvesztés esetén a protokoll lefagyott.
109
TCP A tervezés alapjául négy alapelv szolgált: 1. Minden hálózat önálló, nem kell módosítani az Internethez való csatlakoztatáshoz. 2. A kommunikáció „legjobb igyekezet" (best effort) típusú, azaz maga a hálózat nem törődik vele, hogy a csomag célba ér-e vagy nem, hiszen a konvenció szerint ennek felügyelete a végrendszer feladata, és szükség esetén a forrás úgyis újra elküldi. 3. A hálózatok „fekete dobozokon" (később: gateway, majd router) keresztül csatlakoznak egymáshoz. A gateway egyszerű, nem jegyez fel semmit a rajta áthaladt csomagokról, nem valósít meg bonyolult folyamatokat. 4. A hálózatban nincs globális szintű ellenőrzés. 110
A TCP/IP • A megvalósítás egy további korlátot is előállított. A protokoll jól használható volt fájl-átvitelre és távoli bejelentkezésre, de nem volt képes kezelni, egyebek mellett, a beszédátvitelt, ami nem igényli az elveszített csomagok ismétlését. Emiatt a TCP-t (az elnevezés részbeni meghagyásával) két részre szedték szét, TCP-re és IP-re. Kettejük együttesét szokás TCP/IP-ként jelölni. 111
Az IP • Az IP az RFC 791 1981-es publikálásaival tekinthető szabványosítottnak. • Az IP egy kapcsolat nélküli (connectionless), az OSI (Open System Interconnection, nyílt hálózati összekapcsolás) szerinti architektúrában tekintve hálózati szintű protokoll. Az IP kezeli a hálózati címzést és forgalomirányítást. 112
113
Az IP cím • 32 bites számorozat, amelyet általában bájtonként ponttal elválasztva 10-es számrendszerben ábrázolunk. Az IP cím minden az internetre kapcsolódó eszköz esetében egyedi. Bináris forma: 11000001 00000110 10101110 11001000 Pontozott decimális forma: 193.6.174.200
114
IP címosztályok
115
IP címosztályok Az első három címforma 128 hálózatot hálózatonként 16 millió hoszttal (A osztályú cím), 16 384 hálózatot 64 K-nyi hoszttal (B osztályú cím), illetve 2 millió hálózatot, (amelyek feltételezhetően LAN-ok), egyenként 254 hoszttal azonosít. Az utolsó előtti címforma (D osztályú cím) többszörös címek (mulicast address) megadását engedélyezi, amellyel egy datagram egy hosztcsoporthoz irányítható. Az utolsó címforma (E) fenntartott. 116
IP címosztályok • A címzéseknél a hálózat és hoszt címének szétválasztására cím-maszkokat (netmask) használnak. Alkalmazásakor bitenkénti ÉS műveletet végezve az IP cím és a cím-maszk között, a hálózati cím leválasztására. Pl.: C osztályú címek esetén ezért a maszk: 255.255.255.0, míg B osztálynál: 255.255.0.0, stb. • A címzésnél bizonyos címtartományok nem használhatók. 117
IP címosztályok • A 127-el kezdődő címek a loopback (visszairányítás) címek, nem használhatók a hálózaton kívül, a hálózatok belső tesztelésére használható. • A hoszt címrészbe csak 1-eseket írva lehetséges az adott hálózatban lévő összes hosztnak üzenetet küldeni (broadcast). Például a 195.13.2.255 IP címre küldött üzenetet a 193.13.2 című hálózatban lévő összes gép megkapja. • Ha a hoszt címrésze 0, az a aktuális hálózatot jelöli. 118
IPv4 után IPv6 • Mivel minden IP cím 32 bitet tartalmaz. Ezzel a módszerrel 232 cím címezhető meg elméletileg, ami 4.2 milliárd (pontosan 4 294 967 296 darab) címet jelent. Azonban a címek rossz eloszlása miatt valójában ennél sokkal kevesebb, csupán néhány százmillió gép címezhető meg velük. • Napjainkra a hagyományos IPv4 címek elfogytak L. 119
IPv6 • Az IPv6 32 helyett 128 biten tárolja a címeket, ami azt jelenti hogy a régi címmező helyett itt 340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 768 211 456
darab cím áll rendelkezésre, mely kicsivel több, mint a régi tartományban J, így az új rendszer hosszabb távra elég címet biztosít.
120
A domain név • Az Internet használata során két, egymástól akár sok ezer kilométerre lévő számítógép között alakul ki kapcsolat. Nyilvánvalóan ezért minden egyes gépet azonosíthatóvá, címezhetővé kell tenni. • Erre két, egymással egyenértékű módszer áll rendelkezésre. Az elsődleges módszer az, amit IP címzésként már megismertünk, míg a másodlagos a felhasználók által szinte kizárólagosan használt módszer az azonosító domain nevek rendszere. • 1984-ben állították be az első névszolgáltatót (domain name server). 121
Az FQDN FQDN (Fully Qualified Domain Name) Az FQDN, azaz a teljes domain-név, amelyet a DNS (Domain Name System), vagyis a domain-név rendszer szerint képeznek, ugyanúgy hierarchikus felépítésű, mint az IP cím, formailag pedig több, egymástól ponttal elválasztott tagból áll. •Pl.: http://www.kfrtkf.hu 122
Top level domain (TLD) • • • • • • • • • •
.com .org .net .mil .gov .edu .info .museum .eu .xxx (?)
• • • • • • •
.hu .de .uk .us .jp .tk (Tokelau) .tv (Tuvalu)
123
A domainnév foglalás • • • •
www.domain.hu Harc az .eu domainekért Ékezetes domain nevek problémája http://www.iana.org/cctld/cctld-whois.htm
124
Internet 2 • 1996. óta fejlesztés alatt álló új kommunikációs hálózat, amelynek adatátviteli képesség akár több ezerszerese a jelenlegi Internetkapcsolatok sebességének.
125
Az Internet Magyarországon • A 80-as évek közepén már voltak olyan kísérletek, melyek az úgynevezett X25-ös vonalakon igyekeztek hálózati kapcsolatokat megvalósítani két végpont között. Akkoriban már látszott, hogy az Interneté a jövő, de ezt nem igazán látta be más a tudományos szféra képviselőin kívül. • Az X25-ös vonalak lassú és megbízhatatlan vonalak voltak, de a hálózat kiépítésénél és a szoftverek megírásánál ezt figyelembe is vették. A 80-as évek végén már működött az e-mail szolgáltatás a külvilág felé az ELLA levelezőrendszeren keresztül. 126
Az Internet Magyarországon • Volt egy másik lehetőség is, mely a bécsi egyetemen keresztül valósult meg. Bécs már az EARN hálózatba volt kötve. Az EARN (European Academic Research Network) Európai Akadémiai Kutató Hálózat, amely felsőfokú oktatási és kutató intézmények szervezete. A tagintézmények egymással számítógépes hálózaton keresztül tartják a kapcsolatot. A szervezet nyitott bármely intézmény számára, és biztosítja a tagok közötti közvetlenebb információcserét. 127
Az IIF program • Az Internet magyarországi története teljesen összefonódott az Információs Infrastruktúra Program és az azt követő Nemzeti Információs Infrastruktúra program történetével. • A program gondolata 1985-ben született, Vámos Tibor akadémikus merész kezdeményezésére. Gondoljuk meg, abban az időben, amikor minden hálózati termék szigorú embargó alá esett, egy országos kutatói számítógépes hálózat létrehozását javasolta Vámos Tibor. A Magyar Tudományos Akadémia vezetői felismerve a kezdeményezés jelentőségét, biztosítottak megfelelő szervezeti és pénzügyi feltételeket. Elindulhatott az IIF program. 128
Az IIF program • 1988-ra a Magyar Postánál üzembe helyezték a hazai fejlesztésű 80 vonalas csomagkapcsoló központot, és elkészült az ELLA elektronikus levelező program. • 1989-ben az adathálózaton hazai és nemzetközi szolgáltatásokat biztosítanak, mintegy 100 végrendszer kapcsolódik a hálózatra. A kiépülő rendszer illeszkedett nemzetközi szabványokhoz. A szolgáltatások hazai (ELLA) és nemzetközi (EUnet) elektronikus levelezésre és távoli számítógép használatra, ezen keresztül adatbázisok lekérdezésére terjedtek ki. 129
Az IIF program • 1990-ben a politikai változások lehetővé tették a nemzetközi kapcsolatok bővülését, csatlakozhattunk az EARN-hoz (European Academic and Researc Network). • A Magyar Posta az adathálózat kapacitását növelte, megnyitotta a nyilvános csomagkapcsolt adatszolgáltatást. A sikerre való tekintettel a program tovább erősödött. • 1991-ben megalakult a Hungarnet Egyesület és ettől kezdve fokozatosan kialakultak a kapcsolatok a nemzetközi kutatói hálózati szervezetekkel (RARE, EARN, TERENA, ISOC, CEENET stb.). 130
Az IIF program • 1992-től kiépültek a regionális centrumok, mintegy 20 vidéki egyetemi, kutatási, és/vagy közgyűjteményi központban téve lehetővé a helyi szolgáltatások és alkalmazások integrálását a központi NIIF szolgáltatásokkalalkalmazásokkal.
131
Az IIF program • 1993-ra Világbanki támogatással szinte az összes felsőoktatási intézményben elterjedtek a UNIX-os konfigurációk, korszerű helyi hálózatok alakultak ki. Elindult a HBONE, a hazai IP protokollú gerinchálózat kialakítása. Az IIF program finanszírozásából nem csak a fejlesztések folytak, hanem az intézetek ingyenesen vehették igénybe a hálózati szolgáltatásokat. Az IIF programban ekkor mintegy 450 intézmény vett részt. Sikerét elismerték mind a hazai, mind külföldi körökben. 132
133
IIF
NIIF
• Az 1996-os év több szempontból is jelentős. Egyrészt az IIF program átalakult NIIF programmá: Nemzeti Információs Infrastruktúra Programmá. • Másrészt ez az év, amikor a profitorientált Internet szolgáltatók színre léptek és nagy sikereket értek el.
134
Sulinet • Az Oktatási Minisztérium 1996-ban indított el, hogy a közoktatási intézményeket Interneteléréshez és számítógépes laborokhoz juttassa. A program meghatározó jelentőségű a tudásalapú társadalom kialakításában, a digitális írástudás elterjesztésében. 2002-ben az oktatási miniszter bejelentette a program folytatását. 135
Közháló • Az Informatikai és Hírközlési Minisztérium a 2003. nyarán meghirdetett és 2004. év elején elindított Közháló program keretében néhány éven belül biztosítani kívánja valamennyi, a kormányzati informatikába nem tartozó helyi közigazgatási szerv, közintézmény, iskola, valamint a közfeladatokat ellátó és civil szervezetek számára a szélessávú Internet hozzáférést. 136
Közháló végpontok • Sulinetes végpontok: iskolák, kollégiumok, szakképzési intézmények • IHM-es végpontok: önkormányzatok, közösségi hozzáférés, eMagyarország pontok • További bővítések: művelődési házak, kórházak 137
