Számitógépes hálózatok
Kialakulás okai: Költséges erőforrások megosztása felhasználók között 1 város = 1 számitógép. Összes bankfiók erre van kötve. Csoportmunka (játék) Távolságok áthidalása. Soros terminál ->adathálózat Kommunikációs lehetőség Elektronikus levél ->Online üzenetküldő, kép/hangátvivő, távjelenlét.
Hálózati alkalmazások Mire használjuk a hálózatot ? Kezdetben számítógépes tevékenységek (terminál, filemozgatás,cluster stb) Manapság mindennapi élet területei (fizetés, vásárlás, szórakoztatás, oktatás stb) Újabban a háztartási gépek is (porszivó, hűtőszekrény, (ip)tv, autószerviz)
vt100-as terminál
Hálózatok kialakulásának története Katonai alkalmazások – titkosítva (később internet) Banki alkalmazások – 1 város egy gép, telefonhálózaton Ethernet 1973-76 GM/Boeing gyártásautomatizálási protokoll (MAP & TOP, 1980-ban)
Akusztikus modem - Béka
Hálózatok szabványosítása Hálózati elemek (hardver+szoftver) gyártóspecifikusak, konkurrenciaharc megoldás Hálózatok szabványosítására törekvés, nyílt rendszerek
státusz
OSI/ISO modell ajánlás: szabványos rétegek kommunikálnak Bal oldalon lefele parancs+adat, felfele státuszinformáció (siker/hiba)
“Mutassa meg a gépteremben az 5. rétegbeli berendezést”
1.Fizikai:összeköttetés, adatáramkörök 2.Adatkapcsolati: hibajavítás, forgalomvezérlés 3.Hálózati:ismétlés,darabolás, blokk, hálózati cím 4.Szállítási: topológiamentes adatszállítás címpár közt 5.Együttműködési: párbeszéd, kommun. fel és újraépítése 6.Ábrázolási: szintakszis alkalmazások fele 7.Alkalmazási: a felhasználó programja (pl. facebook app, böngésző)
Internet protokollja nem ilyen rétegeződésű. Rétegek + információt raknak hozzá, a másik oldali pár ezt lebontja (hibajavítás)
PAN/LAN/WAN PAN: személyi hálózat / personal area network, max 10 méter(pl. Bluetooth, ZigBee) LAN: helyi hálózat / local area network WAN: széles hálózat / wide area network (GAN: globális hálózat)
Többféle definició létezik, talán ez a legjobb: LAN-nak azt a hálózatot nevezzük, amelynek a tulajdonunkban van, használatáért (az üzemeltetési költségeken kivül) nem kell fizetnünk. Pl. LAN az egyetem több épületben jelenlévő hálózata.
Biztonság
Elérési jogok a hálózatokon: engedélyezett hozzáférés, usernevek, jelszavak, adatbiztonság, hackerek, fizikai biztonság. Nem a hálózatot törik fel, hanem a rákötött gépeket. Buffer túltöltéses támadás
Hálózati topológiák (logikai elrendezés) busz/sín (pl. koax kábeles ethernet) olcsó, kicsi üzembiztonságú, könnyebb bővíteni
Csillag: (pl. utp ethernet) drágább, de jobb üzembiztonság
Node = csomópont. Bármi a hálózaton, aminek címe van Gyűrű: (pl. FDDI, Token ring) redundáns
(Ethernet) hálózat elemei Repeater (2 port, koax) / hub (multiport repeater, utp) : jelerősitő, OSI/ISO 1. réteg. Egyik porton be, többin ki. Busznál hálózat bővitésére használják, csillag topológia közepén. Bridge (2 port)/switch (több port): megtanulja, a cim/port párositásokat, és irányitja a forgalmat. OSI/ISO 2. rétegben található. Ma főleg a switch kapható.
Router: útvonalválasztó, 3. rétegben. Cimváltoztatás is történik. Háló(zati illesztő)kártya: pc buszt a hálózathoz csatlakoztatja. Tartalmazza a MAC cimet, amely minden kártyára más. 6 jegyű hexa szám. Bme-s wlan-hoz a wireless (WLAN) adapterünk címét kell megadni (ipconfig /all).
Sebességek, átvivő közegek: Elnevezés
Sebesség
közeg
eredeti
2 Mbit/s
10base5 (yellow cable)
Ethernet
10 Mbit/s
10base5, 10base2(koax), 10base-t(utp), 10base-f(optikai)
Gyors ethernet
100 Mbit/s
100base-tx(utp cat 5), 100base-fx
Gigabit ethernet
1 Gbit/s
1000base-t(utp cat5e, cat6), 1000base-sx
10 gigabit eth
10 Gbit/s
Főleg optikai, 10gbase-t (utp), még nem letisztult
40/100 gigabit
40/100Gb/s
IEEE 802.3ba-2010 szabvány. Rézen még dolgoznak.
Átvivő közegek-1 Hálózatot használó eszközök elektronikusak: elektromos jel vagy azzá alakított.
Rézdrót: lehetőleg leválasztott. Két huzal egymás mellett (telefonkábel). Koaxiális kábel, árnyékolással. Vastag és vékony ethernet, tv kábel. UTP, STP: csavart érpár. Zavaró jel és ellentettje kioltják egymást. Max hosszúság két végpont közt: 100m Cat 5: 100 mbit/s, narancs+zöld érpáron Cat5e: 1 gbit összes érpáron Cat6: 1 gbit, 10 gbit. USB,HDMI/DVI, SATA: csavart érpárak.
Half duplex: csak egyirányú átvitel, mint a rádió adó-vevő Full duplex: kétirányú átvitel, mint mobiltelefon.
Struktúrált hálózat: UTP kábelen ethernet, telefon, riasztó stb is működtethető. Az összes helyiségben lévő aljzatot egy központi patch-panelre vezetik ki, és a megfelelő eszközzel (switch, telefonközpont, riasztóközpont) összekötik. Könnyen átkonfigurálható.
Átvivő közegek-2 Optikai kábel/üvegszál/optika: 100 m utp nem mindig elég. Az elektomos jeleket fényimpulzusokká alakítjuk az adóban (tx) normál vagy lézer led-del, üvegszálban továbbitjuk, majd a vevőben (rx) visszaalakitjuk. Külön üvegszál mindkét irányban. Hosszúság több km is lehet, 0.3dB/km csillapítás: 50 km=15 dB, több, mint 10% odaért. Hosszú hullámok használata (850..1550 nm). Üvegszál vastagsága 50 μm körüli.
Monomódusú: csak egy fénysugár (jelsorozat) megy az optikai szálban. Nagy távolságokra, effektív kisebb sebesség. Multimódusú: több fénysugár halad ugyanabban a szálban. Nagyobb kapacitás.
Fény az üvegszálban
Kis távolságokra: laser-link levegőben.
Átvivő közegek-3 Rádióhullámok. Lehet földfelszíni vagy műholdas átvitel. Mindig nagyfrekvencia (mikrohullám). Műholdas átvitel kontinensek közt, geostacionárius műholddal. GPS rendszer: időmérésen alapul.
Bluetooth v2: 3Mbps, 1 mester eszközhöz 7 másik. Class 1: 100m, 2: 10m, 3: 1m Zigbee: 250 kbit/s, kis fogyasztás, ad hoc.
Wlan, wifi, wireless: drótnélüli ethernet, a 2.4 Ghz-es frekvencián. Alsó két réteget definiálja. IEEE 802.11-es szabvány írja le: -802.11: 0.9/2 Mb/s elavult. -802.11a: 23/54 Mb/s, 5 ghz-es frekvencia (fizetős) -802.11b: 4.3/11 Mb/s -802.11g: 19/54 Mb/s -802.11n: 74/600 Mb/s. Szabványos 2009-sept-11. Több csatornát használ: több antenna. -802.11ac: 5GHz-en, 500 Mb/s linkenként, 2014 januártól. Csatornák: zavarás elkerülésére. Routerben beállítani országot.
Autentikáció: bejelentkezés a wlan-ra, pl. jelszóval. BME-n mac cím alapú autentikáció. Kriptográfia: titkosítás. Az átküldött adatokat egy algoritmus bekódolja, másik oldal a kulcs ismeretében visszafejti. Ha nincs, a többi node megkapja a teljes adatforgalmunkat (Facebook jelszólopó).
Kábelparádé
Hálózati elsőbbség Egy hálózaton több gép is található. El kell dönteni, hogy ki kapcsolhat adásra.
1. megoldás: minden node kaphat időszeletet, ha szabad a csatorna. Foglalt csatornánál (csomag ütközés: -collosion) véletlenszerű ideig vár, majd újra megvizsgálja a foglaltságot. Kis terhelésnél (max 5-10%) hatékony. Ethernet ezt használja (CSMA/CD).
2. megoldás: fix időszelet áll rendelkezésre az adáshoz. Az időszelet lehet azonos az összes node-ra (Token-ring), vagy változtatható (ATM: asynchronous Transfer Mode): sok kis cella közlekedik, ebből néhány a node-é). QOS: mindig megvan a sávszélesség. Nemzetközi vonalakhoz.
Hálózaton továbbított adat 1. lépés: az adatot kis blokkokra bontjuk (atm: 53 byte/cella fix, ethernet: max 1518 byte/cella, változó), hibajavítás miatt.
2. lépés: az adat elé fejlécet, utána ellenőrző összeget helyezünk, majd átküldjük a rétegpárunknak, az alattunk lévő rétegen keresztül, aki adatként kezeli, és fejlécet rakhat eléje. Pl: TCP/IP etherneten keresztül.
Payload: hasznos átvitt adat. Mindig kevesebb, mint a hálózat elméleti sebessége, fejlécek és összegek miatt.
Sebesség mindig bit/sec-ben adott, mert: 1. a hálózat soros, 2: ez a szám nagyobb, mint a byte/sec. Marketinges mega/gigabyte. Letöltési sebesség nagyobb: asszimetria.
Logikai elrendezések Kliens/szerver modell: központi erőforrású informatikai rendszer. A szerver hálózaton keresztül megosztja erőforrásait (pl. háttértároló tartalma (fileok), cpu feldolgozási idő, adatbázisrekordok stb.) a kliensekkel, akik ezt igénylik. Egyszerre több kliens kiszolgálása ->csoportmunka. Distributed (elosztott) processing (felhő). Pl: web szerver és böngésző
Peer-to-peer modell: minden node rendelkezhet megosztott erőforrással. Pl: filecserélő hálózat. Mindig van központi adminisztrációs címtár.
Filecserélő alkalmazások használata a BME hálózatában TILOS.
Hálózati rendszerek fejlődése
Novell: ibm pc-n működő file és printer szerver. IPX/SPX protokoll (csak lan), arcnet, ethernet. Manapság TCP/IP protokoll, SUSE linux (unix irány) support-tal.
Decnet: nagygép (vax) és mac/pc-s kliens használata. A kliensről fileszerverként és interaktivan is lehet használni a digital gépet. Csak ethernet, decnet ptotokoll, lan. RSX-11, Vms majd ultrix (unix) operációs rendszer. 88-ban oprendszer fejlesztés vezetője Microsoft-hoz kerül. VMS+1=WNT, 98-ban céget eladják Compaq-nak, végén tcp/ip-n is.
Microsoft Network: file és print szerver. NetBEUI-n (lan), és tcp/ip-n (wan). SMB protokoll. XP-ben már 3rd partyként kell netbeui-t telepiteni. Unix(like)-on SaMBa program: windows szerver és kliens.
UNIX-oknál tcp/ip alapprotokoll. Interaktiv bejelentkezéshez telnet/ssh. Nyomtatószerverhez: lpd. File szerverhez: sun nfs, majd afs. Ma nfs nyilt forráskódú
Multimédia a hálózaton A folyamatos kép/hangátvitelhez garantált sávszélességű hálózatra és megfelelő rtp (real time transport) csomag-definicióra van szükség. IP-tv: tv adás az interneten, VoD: internetes videókölcsönző, VoIP: hangátvitel IP-n. Ebben az irányban haladunk: a tartalom meg sem jelenik fizikailag.
Last mile: a szolgáltatók hálózatának utolsó része, amely az előfizetőhöz vezet. Telefonkábel (adsl:asszimetrikus), koax tv kábel (visszirány, upstream/downstream), üvegszál (fth-még nem), rádióhullám (wifi/gsm). Multilink/bonding: több fizikai vagy átviteli csatorna összefogása. Vdsl(telefonvonal): 16/52 mb/s, wideband docsis(kábel tv) 150m/1.2G.
vámpír
transciever
Sárga ethernet kábel
Az előbbi kábel üzemen kívül. Ma már üvegszálas a gerinc.
Struktúrált kábelezés – a zsenik átlátják a káoszt.
Jumper átállításhoz Kvarc oszcillátor
Aui trasceiverhez
Bnc koax kábelhez
Régi ethernet kártya
Mac cím prom
Dc-dc átalakító
4 bnc+1 aui hub
Aui-utp transceiver
Mac cím eeprom
Kvarc oszcillátor
Network interface c
Újabb ethernet kártya
Cserélhető phy modul
Bekötött erek led-jei
Jó a kábel !
lezáró
Utp-koax-telefon-usb kábeltesztelő
DVI monitor kábel. Csavart érpár.
Cat 7 utp, dvi adatmennyiséghez: 1.65Gbit/s *3 *csatorna
