a hálózatok célja, alkalmazása, alapfogalmak · a hálózatok fogalma és célja a...

A hálózatok célja, alkalmazása,

alapfogalmak

Hálózati struktúrák,

Hálózatszabványosítás,

Az OSI modell

A hálózatok fogalma és célja

A számítógép hálózatok alatt az egymással kapcsolatban álló számítógépek rendszerét értjük.

Milyen előnyökkel jár a számítógépek hálózatba kapcsolása?

• erőforrások megosztása,

• a rendszerben lévő eszközök teljesítményének egyenletesebb megosztása,

• nagyobb megbízhatóságú működés,

• költségmegtakarítás,

• kommunikációs lehetőségek.

2

Hálózatok felépítése I.

Alapfogalmak:

hoszt = csatorna (NEM a vezeték!)

alhálózat = csatornák + kapcsolóelemek(IMP - Interface Message Processor - interfész üzenet feldolgozó)

3

Hálózatok felépítése II.

Két pont közötti csatornával rendelkező alhálózatok

(point-to-point):

topológia = milyen a struktúra

topográfia = hogyan helyezkednek el

4

Hálózatok felépítése III.

Üzenetszórásos csatornával rendelkező alhálózatok

(multipont összeköttetés) Címzés szükséges!

5

Hálózati architektúrák I.

Réteginterfész = szolgáltatott funkciók + átadott információk

A kommunikációnálhasznált szabályokés megállapodásokösszességétprotokollnak nevezzük.

A rétegek és protokollokhalmazát nevezzükhálózati architektúrának.

6

Hálózati architektúrák II.

Rétegtervezési elvek:

• eljárás a kapcsolat felépítésére, illetve lebontására,

• adatátvitel módja: szimplex, fél duplex, duplex,

• milyen legyen a rendszerben a hibavédelem, hibajelzés,

• gyors adók, lassú vevők együttműködése (flow control),

• üzenetek szétdarabolása, összerakása, sorrend-helyesség,

• fizikai csatornán több logikai csatorna (multiplexelés),

• ha a cél és a forrás között több útvonal lehetséges:

útvonalválasztás.

7

Hálózat szabványosítás I.

A szabványok központi szerepet játszanak a fejlődésben,

ez teszi a rendszereket nyíltakká, egységeit cserélhetővé.

8

Hálózat szabványosítás II.

A hálózatokban történő adatátvitel szabványosítását régebben a

CCITT

(Comité Consultatif International Télégraphique et Téléphonique), ma

már az ITU

(International Telecommunications Union) nemzetközi szervezet

végzi.

9

Hálózat szabványosítás III.

E sorozat: Telefon szabványok

F sorozat: Távíró szabványok

G sorozat: Digitális hálózatok (PCM)

I sorozat: ISDN

Q sorozat: Digitális elérésű jelzési rendszer

S sorozat: Távíró terminálok

T sorozat: Teletex, fax

U sorozat: Távíró kapcsolás-telex

V sorozat: Telefonvonalakon történő kommunikáció

X sorozat: Adatátvitel

Y sorozat: Funkcionális specifikációs és leíró nyelv (SDL)

10

Az OSI modell - ISO ajánlás I.

OSI = Open System Interconnect - nyílt rendszerek összekapcsolása

ISO = International Standard Organization

11

Az OSI modell - ISO ajánlás II.

12

A rétegek közötti kapcsolat I.

Minden rétegben vannak aktív, működő elemek, ún.

funkcionális elemek (entitások), amelyek a rétegtől várt

funkciókat megvalósítják.

A rétegek közötti kommunikáció ún. szolgálatok segítségével

valósul meg. A szolgálatok a rétegek ki/bemeneti pontján

ún. SAP-ján (Service Access Point) keresztül érhetők el.

Ezek mindig két szomszédos réteg között találhatók.

13

A rétegek közötti kapcsolat II.

SAP = Service Access Point

IDU = Interface Data Unit

ICI = Interface Controll Information

SDU = Service Data Unit

PDU = Protokoll Data Unit14

A szolgálatok osztályozása

Ezek biztosítják a réteg-réteg közötti kommunikációt.

15

A szolgálati primitívek (alapműveletek)

A szolgálat olyan primitívek halmaza, amelyet egy réteg a

fölötte lévő rétegnek biztosít.

16

Vezetékes átviteli közegek: UTP, STP

Az összekötő átviteli közeg természetétől függően

megkülönböztetünk fizikailag összekötött (bounded) és nem

összekötött (unbounded) kapcsolatokat.

Vezetékpárok alkalmazása:

– Csavart érpár (Unshielded Twisted Pair = UTP)

– Árnyékolt sodrott érpár (Shielded Twisted Pair = STP)

17

Típus Használati hely

1. kategória Hangminőség (telefon vonalak)

2. kategória 4 Mbit/s-os adatvonalak (Local Talk)

3. kategória 10 Mbit/s-os adatvonalak (Ethernet)

4. kategória 20 Mbit/s-os adatvonalak (16 Mbit/s Token Ring)

5. kategória 100 Mbit/s-os adatvonalak (Fast Ethernet)

Vezetékes átviteli közegek: koax

Alapsávú-szélessávú kábelek

Jellemzők:

• hullámellenállás (50, 75, 93 ohm)

• késleltetési idő - a szigetelő permittivitásától függ a csillapítás

Alapsávú: 10 Base-2 BNC

csatlakozós

10 Base-5 vámpír csatlakozó

Széles sávú: kábel TV, 300-450 MHz-es jelek, digitális átvitelnél 150 Mbit/s erősítők miatt egyirányú: kétkábeles, egykábeles rendszer

18

Csatlakozók

19

Üvegszálas (optikai) kábel

Működési elv:

20

Vezeték nélküli átviteli közegek I.

Előny: nem kell vezetékrendszer

• Fényt használó átvitel: (láthatósági viszonyok)

– infravörös (IRDA)

– lézer átvitel

• Rádióhullám - mikrohullám

• Szórt spektrumú sugárzás: széles sávban, kis energiával

21

Vezeték nélküli átviteli közegek II.

Műholdas átvitelGeostacionárius pályára állított műholdak

• Műholdakon lévő transzponderek a felküldött mikrohullámú

jeleket egy másik frekvencián felerősítve visszasugározzák.

• A műhold tipikus sávszélessége 500 MHz (12 db 36 MHz-es

transzponder, egy transzponderen 50 MB/s-os adatforgalom,

vagy 800 db 64 kbit/s-os hangcsatorna.

• A műholdas adatátvitel késleltetése a földi mikrohullámú

illetve vezetékes rendszerekhez képest jelentős a nagy

távolság miatt: 250-300 ms.

22

Telefónia...

A telefon működési elve:

• A hangrezgések a szénpor megnyomásával annak ellenállását megváltoztatják, az áram változik, a hallgató árama is változik.

• Jelzés a másik félnek: csengetés váltakozóárammal (hívóáramkör).

• Több fél esetén: telefonközpont - hívószám: pulse vagy tone jelzés.

23

Telefónia... (folyt.)

24

Modemek

• Előfizető és központ

között: huzalpár +

szűrők 300 Hz-3 kHz

• Alapsávi digitális jel

nem lehetséges,

szinuszos

vivőhullámot

alkalmaznak,

modulálva jellemzőit.

25

Modemek: AM és FM

26

Modemek: PAM

27

Modemek és az OSI modell

28

Modem-számítógép kapcsolat I.

29

Modem-számítógép kapcsolat:

DTE-DCE

30

Modem-számítógép kapcsolat:

DTE-DTE

31

Modemszabványok IV.

VOICE modemek

32

56 kbit/s-os modemek

Zajos csatornán elérhető max. adatátviteli sebesség (Shannon):

cmax=H log2(1+s/n) [bit/s]

H - sávszélesség, s/n - jel/zaj viszony

pl. telefonvonalon: H=3 kHz, s/n=30 dB c<30 kbit/s

Ma a telefonvonalak a központtól már digitálisak!

33

FAX

Fax - facsimile = hasonmás

A fax egy vezérlőegységgel ellátott

letapogatót (szkennert), nyomtatót és egy

modemet tartalmazó rendszer.

34

Bináris átvitel

Előnyei az analóg átvitellel szemben: könnyen

regenerálható, detektálható

Karakter- és bitorientált eljárások

35

Adatkapcsolati protokollok

Adatkapcsolati protokollok - Bevezetés

Feladatuk keretek átvitele két csomópont között.

37

Hálózati réteg

Hálózati réteg I.

A hálózati réteg feladata a csomagok eljuttatása a forrástól a célig -csomópontokon keresztül.

Megoldások:

– a rendszer kialakításakor alakítjuk ki az útvonalakat

– a kommunikáció kezdetén döntünk arról, hogy a teljes üzenet csomagjai milyen útvonalon jussanak el a rendeltetési helyükre

– csomagonként változó, a hálózat vonalainak terhelését figyelembe vevő alternatív útvonalválasztás lehetséges

Az összeköttetés alapú hálózatoknál az összeköttetést virtuális áramkörnek (VÁ) szokták nevezni.

Összeköttetés mentes hálózatokban az áramló csomagokat datagramoknak nevezik.

39

Hálózati réteg II.

Fogalmak:

– csomópontok (IMP-ek)

– a gráf éleit a mérték jellemzi

– átlépések száma (hop)

– routing tábla

– legrövidebb út

40

Szállítási réteg, viszonyréteg,

megjelenítési réteg, alkalmazási réteg

Szállítási réteg I.

A szállítási réteg feladata: megbízható adatszállítás biztosítása a forráshoszt és a célhoszt között, függetlenül az alatta lévő

rétegek kialakításától. A cél eléréséhez a hálózati réteg által nyújtott szolgálatokra támaszkodik.

A használt protokollok sok esetben hasonlítanak az

adatkapcsolati réteg protokolljára, de itt az IMP-eket összekötő fizikai csatornát, a két hoszt közötti teljes

alhálózat jelenti.

42

Szállítási réteg II.

A szállítási réteg számára a szállítási szolgálat-

elérési pontok

(TSAP = Transport Service Access Point) címei

azonosítják a célhosztot.

Cél TSAP címek meghatározása:

1. Process szerver a célhosztnál (üzenetből a cím)

2. Névszolgáltatónak üzenet, az küldi vissza

a TSAP címet

43

Lokális hálózatok

Lokális hálózatok és az OSI modell

45

OSI = Open System Interconnect - nyílt rendszerek összekapcsolása

ISO = International Standard Organization (Nemz. Szabv. Szerv.)


• A nyílt számítógépes hálózatokra vonatkozó rétegmodellt az ISO 1980-ban fogalmazta meg. Az egyes rétegek feladata a következő:

46

1. Fizikai réteg (Physical layer)

Az adatbitek kommunikációs csatornára történő

kibocsátásáért felelős.

Feladata: a jelekkel kapcsolatos műveletvégzés

(adás-vétel, kódolás és dekódolás).

Tervezése villamosmérnöki feladat.


47

2. Adatkapcsolati réteg (Data link layer)

Alapvető feladata a hibamentes adatátvitel biztosítása

a szomszédos gépek között.

A hibás, zavart, vagy kezdetleges átviteli vonalat

hibamentessé transzformálja, az összeköttetés fennállása

idejére.

Az adatokat adatkeretekké (data frame) tördeli, vétel

után kibontja, hibajavítást és forgalomszabályozást

végez.

Szükség esetén a sérült, vagy elveszett csomagokat

újra küldi.


48

3. Hálózati réteg (Network layer)

Az átviteli közeg kezelése, útvonalválasztás, hálózati

összeköttetés létesítése, az összeköttetés többszörös

kihasználása a feladata.

A kommunikációs alhálózatok működését vezérli.

Az útvonalválasztás során, ha az útvonalon eltérő

felépítésű hálózatok is vannak, akkor protokoll

átalakítást is végez.

Az utolsó olyan réteg, amely ismeri a hálózat

topológiáját.


49

4. Szállítási réteg (Transport layer)

A végpontok közötti hibamentes adatátvitel

biztosításáért felelős (Web-ről szerzett információ!).

Magasabb szintű védelemmel rendelkezik, mint

az adatkapcsolati réteg.

Már nem ismeri a topológiát, csak a két végpontban

van rá szükség.

Feladata: az összeköttetések felépítése, bontása,

a csomagok összeállítása és a továbbítása a

viszonyréteg felé.


50

5. Együttműködési, vagy viszonyréteg (Session layer)

Üzemmód választást, magasabb szintű

áramlásszabályozást, a rendeltetési hely azonosítását,

üzenetek tárolását végzi.

Lehetővé teszi, hogy két számítógép felhasználói

kapcsolatot tétesítsen egymással.

Jellegzetes feladata a logikai kapcsolat felépítés

és bontása, párbeszéd szervezése.

Szinkronizációs feladatokat is ellát, biztosítja a gépek

közötti adatcsere hibamentességét.


51

6. Ábrázolási, vagy megjelenítési réteg (Presentation layer)

Üzenetek összeállítása, értelmezése, kapcsolatteremtés

két állomás között a feladata.

Magasabb szintű üzemmód kiválasztást, üzemzavar

esetén helyreállítást végez.

Feladata továbbá a különböző szimbolikus azonosítók

leképezése földrajzi, vagy logikai címre.

Az egyetlen olyan réteg, amely megváltoztathatja az

üzenet tartalmát.

Tömörít, rejtjelez (biztonsági okokból), kódcserét végez

(pl. ASCII-EBCDIC) az eltérő adatábrázolással dolgozó

gépek közötti adatkapcsolat biztosítása érdekében.


52

7. Alkalmazási réteg (Application layer)

Kezeli a felhasználók bejelentkezését a hálózati

rendszerbe.

Koordinálja a folyamatok együttfutását.

Összeköttetést létesít más felhasználókkal.

Adatbázis-kezelést, grafikai vezérlést végez.

Széles körben igényelt beépített szolgáltatásokat

tartalmaz (pl. eltérő rendszerek közötti

állománytovábbítás, eltérő terminál-protokollok

támogatása, elektronikus levelezés és távoli futtatás

lehetősége).

Lokális hálózatok I.

Milyen előnyei vannak a lokális

hálózatoknak?

• Hatékonyabban lehet felhasználni a rendszer erőforrásait, nem kell minden adatot és programot egy gépen tartani a munkához, az adatokhoz, amennyiben ez szükséges, mások is hozzáférnek.

53

Lokális hálózatok II.

• A perifériák száma is csökkenthető: közös

nyomtatók, közös CD-meghajtók is használhatók.

• Levelezésre, közös adatbázisok és egyéb

információk kezelésére is felhasználható.

• Csoportos munka megvalósításának hatékony

eszköze.

54

Lokális hálózatok fizikai egységei I.

• Adapterkártya: ezt a speciális perifériakártyát a hálózat állomásaként használni kívánt valamennyi személyi számítógépbe beépítik. Az adapterkártya tartalmazza a logikai kapcsolatvezérlést, és a közeghozzáférést vezérlő funkciókat megvalósító hardvert.

• Kábelrendszer: azt a kábelt, illetve vezetéket és csatlakozószerelvényeket jelenti, amelyet a hálózatban lévő eszközök összekapcsolására szolgálnak.

55

Lokális hálózatok fizikai egységei II.

• Koncentrátorok és erősítők: egyes lokális hálózati

kialakítások koncentrátorokat, illetve hozzáférési

egységeket használnak, hogy a hálózati jelek

erősítése és elosztása megoldott legyen, illetve a

hálózatban lévő eszközök egy központi helyen

kerüljenek összeköttetésbe egymással. Ezeket

szokták HUB-oknak, jelismétlőknek is nevezni.

56

ETHERNET I.

Kábel fajtája Jelregenerálás nélküli

max, hossz(m)

árnyékolatlan csavart érpár 100

vékony koax kábel 185

vastag koax kábel 500

üvegszál >1000

57

ETHERNET II.

58

ETHERNET kártyák

Feladatuk:

– fizikai illeszkedés a kábelhez

– protokollvezérlés

(cím és ütközésfigyelés, műveletek vezérlése,

időzítése)

– forgalmazásvezérlés

(üzenetcsomagok összeállítása, ill. szétbontása)

59

Ütközés feloldása I.

• Az ütközés után az időt diszkrét intervallumokra osztják. Az első ütközés után minden próbálkozás előtt 0 vagy 1 időintervallumot várakozik. Ha két állomás ütközik, és mind a kettő ugyanazt a véletlen számot kapja, akkor ismét ütköznek. A második ütközés után már 0, 1, 2 vagy 3 számok közül választanak véletlenszerűen, és annak megfelelő ideig várakoznak és így tovább…

• Általánosan fogalmazva: a k-adik ütközés után az állomásoknak a 0 és 2k-1 közötti intervallumból kell egy számot választaniuk, és ennek megfelelő időt kell várakozniuk. Ha azonban elérik a 10. ütközést, akkor a véletlenszám-generálás felső határa az 1023-as értéken állandósul.

60

Ütközés feloldása II.

• 16 bekövetkezett ütközés után a vezérlő abbahagyja a próbálkozást, és hibajelzést ad a számítógépnek, és a felsőbb rétegek feladata a további hibajavítás. Ezt az algoritmust bináris exponenciális visszatartásnak (binary exponential backoff) nevezik.

• A próbálkozások számával exponenciálisan növekvő várakozási idő miatt dinamikusan lehet az adni kívánó állomások számához igazodni. Kevés ütköző állomás esetén viszonylag kis késleltetés következik csak be, ugyanakkor nagyszámú állomás esetén az ütközés még belátható időn belül feloldódik.

61

Vezérjeles sín I.

• A vezérjeles sín lineáris buszkialakítása miatt

üzenetszórásos módot használ. Logikailag gyűrű

felépítésű, minden állomás ismeri a logikailag bal

és jobb oldali állomásának a címét.

62

Vezérjeles sín II.

• Ha k állomás alkotja a gyűrűt, és T ideig tart egy keret

átvitele, akkor bármelyik állomás k*T időn belül képes

kommunikálni (felső korlát).

• A küldési jogot egy speciális keret a vezérjel (token)

képviseli. Ez a vezérjel a logikai gyűrű mentén jár körbe,

állomásról állomásra. Küldési joga csak a tokent birtokló

állomásnak van, ezért ütközés nem jöhet létre.

• A fizikai réteg 75 ohmos szélessávú koaxiális kábel. Mind

az egykábeles, mind a kétkábeles (irányonként egy kábel)

rendszer használható.

63

A logikai gyűrű karbantartása

Gyűrű üzembe helyezése: amikor bekapcsolják az

első állomást, az észleli, hogy nincs forgalom.

Ezért egy Claim token keretet küld el. Mivel nem

észlel más, vezérjelért versengő társat, ezért

létrehoz egy vezérjelet, valamint egy gyűrűt,

amelynek egy tagja lesz, ez az állomás.

Rendszeres időközönként kéri új állomások

belépési ajánlatát.

64

Vezérjeles gyűrű (token ring) I.

A gyűrűben egy bit adott hosszt foglal el - adott számú bit lehet benne. Például:

K Mbit/s az adatáramlás sebessége 1/K s-onként jön egy bit.

Jelterjedési idő: 200 m/s 200/K m a bit „hossza”

2000 m-es gyűrű, 16 Mbit/s sebesség esetén

2000/(200/K) = 160 bit lehet a gyűrűn egyszerre

65

Vezérjeles gyűrű (token ring) II.

• Tétlen állomások esetén a token jár körbe. Adási jog megszerzése: token eltávolítása a gyűrűből. Ezért olyan késleltetés kell, hogy egy állomás a teljes tokent be tudja fogadni (24 bit). Az állomások kikapcsolása miatt nincs ott 1 bites késleltetés mesterséges késleltetések beillesztése.

• A keretek mérete nincs korlátozva, mert úgyis csak egy része van a gyűrűben.

• A gyűrűben körbeterjedő biteket az állomások távolítják el a gyűrűből. Az elküldött utolsó keretbit után a vezérjelet visszahelyezi a gyűrűbe.

• Keretnyugtázás: a keret egy adott bitjét a VEVŐ billenti be, az ADÓ ezt keretkivonáskor ellenőrzi.

66

Vezérjeles gyűrű (token ring) III.

Nagy terhelésnél a

tokent az állomások

ciklikusan

egymásnak adják át.

A magas és alacsony

logikai értékeket

3,0-4,5 V közötti

pozitív, ill. negatív

jelek képviselik.

67

A vezérjeles gyűrű karbantartása

Míg a vezérjeles sínnél a gyűrűkarbantartás

decentralizált, itt van egy felügyelő állomás

(monitor station), amelyik felelős: a vezérjel

vesztésért, gyűrű-szakadáskori teendőkért, kevert

és árva keretek kiszedéséért.

68

FDDI - Fider Distributed Data

Interface

• Az FDDI két többmódusú optikai szálas gyűrűből áll, amelyekben az adatforgalom ellentétes irányú. Ha az egyik meghibásodik, a másikon az adatforgalom tovább folyik.

• A típusú állomás: mindkét gyűrűhöz kapcsolódik

• B típusú állomás: csak az egyik gyűrűhöz kapcsolódik69

Hálózatok összekötése

• Repeater: feladata a jelregenerálás, bitek továbbítása az egyik hálózatból a másikba.

• Híd (bridge): két hálózat adatkapcsolati szintű összekapcsolását végzi.

• Útválasztó (router): akkor kell alkalmazni, ha az összekötendő hálózatok különböző hálózati, de azonos szállítási réteggel rendelkeznek.

• Átjáró (gateway): akkor használjuk, ha olyan hálózathoz csatlakozik, amely felépítése nem követi az OSI modellt.

70

Lokális hálózati operációs rendszerek I.

A hálózati operációs rendszer egy szoftver, amely

a hálózatba kapcsolt eszközökön fut, és feladata az

eszközök közötti kommunikációs szolgáltatások

biztosítása.

Az eszközök közötti kapcsolat lehet:

• Ügyfél-kiszolgáló kapcsolat (kliens-szerver)

• Egyenrangú kapcsolat (peer-to-peer)

71

Lokális hálózati operációs rendszerek II.

Az ügyfél kérésekkel fordul a kiszolgálóhoz, az pedig megküldi a választ. Ez lehetővé teszi azt, hogy a feladat megoldásához szükséges erőforrásokat optimálisan

osszuk el.

72

LAN operációs rendszerek funkciói I.

• Fájl-szerver: a nagy kapacitású lemez a legfontosabb erőforrás, amelyet a hálózat megoszthat. Az információ megosztása lehet: könyvtárak alapján, vagy fájl szintű.

• Nyomtatószerver: a nyomtatószerver a hálózat valamennyi állomása számára lehetővé teszi, hogy másik állomáshoz tartozó nyomtatót használjon. Van egy általános sorban állási szolgáltatás, amivel a nyomtatási anyag még akkor is a nyomtatóhoz rendelhető, amikor a nyomtató foglalt.

• Elektronikus levelezés: a felhasználónak lehetővé teszi, hogy üzeneteket és dokumentumokat könnyen összeállítson, küldjön, fogadjon és tároljon.

73

LAN operációs rendszerek funkciói II.

• Hálózati névszolgáltatás: a hálózat felhasználói és az

alkalmazói programok a hálózati nevek alapján kérik a

hálózati operációs rendszerrel kapcsolatos szolgáltatásokat.

• Összekapcsolhatóság: a lokális hálózaton kívüli

kommunikációra utal.

• Hálózatszervezés: hogyan érhető el a hálózat, milyen a

megbízhatósága, melyek a szolgáltatásai.

74

8. A TCP/IP protokoll és az

INTERNET

TCP/IP

Nem követi az OSI modellt!

UNIX-os gépekre dolgozták ki. Népszerűsége az Internet elterjedésével növekedett.

Csak 4 réteget használ:

fizikai: keretátviteli közegenhálózati: csomagtovábbításszállítási: hoszt-hoszt kapcsolat

alkalmazási: hálózat

használata

76

TCP/IP rétegek

77

A TCP/IP szállítási rétege: TCP I.

A TCP megbízhatatlan (az OSI modell szerint C típusú) hálózatokon is képes működni. A TCP fogadja a tetszőleges hosszúságú üzeneteket a felhasználói folyamattól és azokat maximum 64 kbájtos darabokra

vágja szét, és datagramként küldi el.78

A TCP/IP szállítási rétege: TCP II.

• A hálózati réteg nem garantálja sem a datagramok helyes

kézbesítését, sem a megérkezett datagramok helyes

sorrendjét.

• A TCP feladata az, hogy időzítéseket kezelve szükség

szerint újraadja őket, illetve helyes sorrendben rakja azokat

össze az eredeti üzenetté.

• Minden TCP által elküldött bájtnak saját sorszáma van. A

sorszámtartomány 32 bit széles, vagyis elegendően nagy

ahhoz, hogy egy adott bájt sorszáma egyedi legyen. A

minimális TCP fejrész 20 bájtos.

79

A TCP/IP hálózati rétege: IP

A hálózati réteg, amelynek feladata a datagramok eljuttatása a célhoszthoz megbízhatatlan, összeköttetés mentes szolgálatot biztosít,

így az összes megbízhatósági mechanizmus a szállítási rétegben valósul meg.

80

TCP/IP forgalomirányítás I.

• Az ARPANET eredetileg az elosztott forgalomirányítási algoritmust használta. Nem használt alternatív utakat és a forgalomirányító táblák kicserélésével előálló forgalom nagy volt.

• A jelenlegi algoritmusban minden egyes IMP belsőleg fenntart egy adatbázist, amely az egyes vonalakon való késleltetéseket tartalmazza. Erre az adatbázisra alapozva minden IMP kiszámolja a közte és az összes többi IMP közötti legrövidebb utat. A számítás mértékéül a késleltetést használja.

81

TCP/IP forgalomirányítás II.

• Mivel minden egyes IMP a legrövidebb út algoritmust

ugyanarra az adatbázisra alapozva futtatja, ezért az utak

konzisztensek és kevés hurok alakul ki. A forgalom és a

topológia változásaihoz való alkalmazkodás érdekében

minden IMP 10 másodperces átlagolási idővel méri

vonalain a késleltetést. E mérések eredményét egy aktuális

sorszámmal ellátva minden IMP megkapja.

Az információ köröztetéséhez az IMP-ek az elárasztásos

algoritmust használják.

82

TCP/IP címzési rendszer I.

A címzés hierarchikus: vannak hálózatok, és ezen belül gépek (hosztok). Így célszerű a 32 bites címet két részre bontani: egy hálózatot azonosító, és ezen belül egy, a gépet azonosító címre. A címzéseknél a hálózat és hoszt címének szétválasztására cím-maszkokat (net-mask) használnak.

83

TCP/IP címzési rendszer II.

• A 127-tel kezdődő „loopback” (visszairányítás)

címek a hálózatok belső tesztelésére használhatók.

• Broadcast: a hoszt címrészébe csak 1-eseket írva.

Pl.: 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 aktuális hosztot, ha a ti

cím 0, az aktuális hálózatot jelöli. Pl. a saját gépről

0.0.0.0 címre küldött üzenet a saját gépre érkezik.

84

Címzési rendszer - domén nevek I.Hosztok címzésének két módszere:

• IP címek

Réteg Címzési módszer

Alkalmazási Hoszt neve, portja

Internet IP cím

Hálózat elérési Fizikai cím

• Domain nevek

Ez utóbbi könnyebben használható, ahol a sok számjegyből

álló IP cím helyett egy karakterlánc, az FQDN (Fully Qualified Domain Name) használható. Ezt a DNS (Domain Name System), vagyis a domain-név rendszer szerint képezik.

85

Címzési rendszer - domén nevek II.

A címben szereplő egyes címrészeket nem véletlenszerűen

határozzák meg, hanem hierarchikusan felosztott földrajzi

terület, domének alapján. Így a cím egyes objektjei (8 bites

csoportjai) a domént, az ezen belüli aldomént és hosztot,

azaz a címzett számítógép helyét jelölik ki.

Kezelés: Domain Name Serverrel (DNS).

86

A rendszer lényege, hogy a gépekhez nevet kell rendelni,

és kell egy mechanizmus, amellyel a neveket IP

számokra, és az IP számokat nevekre lehet leképezni.

Ennek a címfordítási mechanizmusnak az Internet összes

gépén rendelkezésre kell állnia.

Címzési rendszer - domén nevek III.

87

• Hierarchikus név-elrendezésű névteret alakítottak ki, melyet a

legfelsőbb szinten (top level) partícionáltak, és a nevek kezelését az

egyes partíciókban kijelölt hatóságokra bízták. A legfelsőbb szintű

nevek két eltérő elnevezés hierarchiát engednek meg:

földrajzi és szervezeti.

• A földrajzi partícionálás a gépeket az országuk alapján osztja szét,

ahol az országot a 2 betűs országkód azonosítja: hu, us, de, uk, stb.

• A szervezeti partícionálás az intézményeket a tevékenységük alapján

sorolja az alábbi partíciók valamelyikébe.

Domain Name Jelentés

COM Profitorientált intézmények

EDU Oktatási intézmények

GOV Kormányzati intézmények

MIL Katonai szervezetek

NET Főbb hálózati központok

ORG Egyéb szervezetek

ARPA Már nem használják

INT Nemzetközi szervezetek

Címzési rendszer - domén nevek IV.

• Domain név hierarchia

(részlet)

• A legfelsőbb szintű

partíciókat tovább

partícionálták a hozzájuk

tartozó intézmények

alapján.

• Ha szükséges az

intézmények domain-je

még tovább

partícionálható.

88

Címzési rendszer - domén nevek V.

• A nevek feloldását egy elosztott számítógépes rendszer biztosítja, amely független, együttműködő név szerverekből (Name Server) áll. A név szerver elvégzi a név-cím megfeleltetést. A kliens szoftver, amelyet név feloldónak (Name Resolver) nevezünk egy, vagy több névszerverhez fordul, amikor egy név lefordítására van szüksége.

• A név szerverek elrendezése a domain hierarchiának felel meg. Minden domain rendelkezik egy (vagy több) név szerverrel, amelyet domain felügyeleti hatósága üzemeltet. A gyökér (root) szerver a legfelsőbb szintű domain-eket ismeri, és tudja, hogy melyik domain-t melyik név szerver oldja fel. A következő szinten lévő név szerverek a saját al-domain-jeiket oldják fel, és tudják, hogy melyik al-domain-t melyik név szerver oldja fel, és így tovább.

• Minden név szerver ismeri legalább egy gyökér név szerver címét.

89

Címzési rendszer - domén nevek VI.• Domain nevek feloldási mechanizmusa:

pc.banki.hu keresi a "www.novell.com" IP címét.

pc ismeri a banki.hu domain name szerverének IP címét (banki_ns)

90

1. Pc megkérdezi a banki_NS-t

(az IP címe alapján), hogy

mi a "www.novell.com" gép

IP címe.

2. A Banki_NS először

megnézi, hogy a keresett név

az általa felügyelt domain-

ben van-e.

Ha igen elvégzi a feloldást.

Ha nem (példánkban ez a

helyzet) megkérdezi a

Root_NS-t, hogy mi a

"com" domain name

szerverének

IP címe.

3. A Banki_NS megkérdezi a

Com_NS-t, hogy mi a

"novell.com" domain name

szerverének IP címe.

4. A Banki_NS megkérdezi a Novell_NS-t, hogy mi a "www.novell.com" gép IP címe.

5. A Banki_NS megválaszolja a pc.banki.hu gépnek a "www.novell.com" gép IP címét.

Az UDP

UDP = User Datagram Protocol

A datagrammos üzenetek esetén nem kell TCP. IP csomagként lesz elküldve az üzenet. Ha egy pár

másodpercen belül nem kapunk választ, akkor egyszerűen megismételjük az üzenetet.

91

AZ ICMP

Az Internet működésekor gyanús esemény előfordulása esetén az eseményt az IMP-ek egymásnak IP-csomagba burkolt ICMP (Internet

Control Message Protocol - Internet vezérlőüzenet protokoll)alapján jelentik. Például:

• DESTINATION UNREACHABLE (cél elérhetetlen)

• TIME EXCEEDED (időtúllépés)

• PARAMETER PROBLEM (paraméterprobléma)

• SOURCE QUENCH (forráslefojtás)

• REDIRECT (újranyitás)

• ECHO REQUEST (visszhangkérés) és ECHO REPLAY (visszhangválasz)

• TIMESTAMP REQUEST (időpontkérés) és TIMESTAMP REPLAY (időpontválasz)

92

TCP/IP hálózat elérési réteg: EthernetLeggyakrabban ez van a hosztokon. Feladat az IP cím - Ethernet cím összerendelés:

ARP (Address Resolution Protocol - címleképezési protokoll (milyen Ethernet cím milyen IP cím). Fordítottja a RARP.

93

A lényeg összefoglalása I.

Például, ha egy adathalmazt akarunk a hálózaton átvinni:

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

a TCP ezt datagramokká darabolja

xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx xxx

a TCP minden datagram elejére egy fejlécet rak (T=FEJ(TCP)), ami tartalmazza a forrás és a célprocessz

port címét, a sorozatszámot, és az ellenőrző összeget:

Txxx Txxx Txxx Txxx Txxx Txxx Txxx Txxx Txxx Txxx

ezt adja tovább az IP-nek a cél Internet címével együtt.

94

A lényeg összefoglalása II.

Az IP ebből és a hely Internet címéből újabb fejlécet képez (I=FEJ(IP)):

ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx

Az Ethernet saját fejlécét (a két ETHERNET címmel) és a C ellenőrző

összegét illeszti EIT(FEJ(F)) és keretté alakítja:

EITxxxC EITxxxC EITxxxC EITxxxC EITxxxC EITxxxC

A fogadó oldal ezeket sorban egymás után leszedi.

95

Internet I.

96

Internet II.

Kapcsolódási módok

• Hálózati kapcsolódás. Feltétel: a helyi hálózaton a TCP/IP

protokoll használata. Egy routeren keresztül az Internetre

küldött csomagok eljuthatnak a célokig.

• SLIP/PPP kapcsolat. Telefonvonalon, modemen keresztüli

kapcsolódás.

• On-line szolgáltatón keresztül (terminál emulációval).

97

Elérhető szolgáltatások I.

• A legegyszerűbb szolgáltatás a levelezés: ez lényegében hálózati

kapcsolatot nem igényel. Általában egy Internet szolgáltató

számítógépén elhelyezett postaládát használunk: ennek tartalmát

modemes kapcsolaton keresztül kezelhetjük.

• UUCP- (Unix to Unix Copy Protocol) segítségével UNIX-ot futtató

géppel modemen keresztül kapcsolódunk a szolgáltató gépére és a

leveleket egy menetben fel-, illetve letöltjük.

• Shell-számlát nyitunk: terminálként (vagy a szolgáltató speciális

szoftverén keresztül) bejelentkezünk a szolgáltató gépére, és arról

böngésszük a hálózatot.

98

Elérhető szolgáltatások II.

• SLIP vagy PPP számlát nyitunk, amelyen keresztül

gyakorlatilag minden böngésző, levelező és

kommunikációs Internet-alkalmazást futtathatunk.

• Ha megvan a lehetőség rá, beköthetjük helyi hálózatunkat

az Internetbe. A TCP/IP-t és az Internet-segédprogramokat

telepítünk a hálózaton, majd a LAN-t valamilyen

kapcsolattal routeren keresztül rácsatlakoztatjuk az

Internetre.

99

Internet alkalmazási protokollok

• SMTP - Simple Mail Transfer Protocol egy alkalmazási protokoll,

amely a hálózati felhasználók egymással való kommunikációját teszi

lehetővé. Leveleket tud küldeni és fogadni.

• TELNET - Terminál emuláció segítségével a saját géppel egy távoli

hosztra felhasználóként lehet bejelentkezni.

• FTP - File Transfer Protocol. A fájl átviteli eljárás segítségével a

felhasználónak lehetővé teszi könyvtár és fájlműveletek végrehajtását

a saját gépe és egy távoli hoszt lemezegysége között.

• GOPHER - Hierarchikusan felépített információban kereső protokoll.

• HTTP - Hypertext Transfer Protocol (Weblap)

100

E-mail (Electronic mail) I.

A címzés általános formája:

Felhasználó_név@gépnév.domain_név.subdomain_név.ország(inté

zmény)azonosító

Például:

[email protected]

Levél részei:

• Cím (Address)

• Téma (Subject)

• Tartalom (Body)

101

E-mail (Electronic mail) II.

Levelező programok funkciói:

• levél küldése közvetlenül, vagy egy listán szereplő

címzetteknek (send),

• kapott levelek tartalomjegyzék-szerű listázása a levél

témája (subject) mezőket mutatva,

• válasz adott levélre (reply)

• levél továbbküldése (forward),

• levél tárolása különböző irattartókba (folderekbe),

• levél törlése (delete).

102

E-mail (Electronic mail) III.

• A levelek küldését és fogadását ténylegesen egy

folyamatos hálózati kapcsolattal rendelkező számítógépen

futó program, a Mail-szerver (SMTP szerver) végzi.

Vannak olyan szerverek, amelyek csak levelek fogadására

alkalmasak (POP3 szerver, IMAP).

• E-mailen keresztül közvetlenül csak 0-127-es kódú ASCII

karakterek küldhetők át.

103

E-mail (Electronic mail) IV.

Smileys használata érzelmek kifejezésére:

:-) öröm; :-( helytelenítés;

;-) kacsintás; :-o meglepődés;

8-) szemüveg viselés

104

FTP (File Transfer Protocol)

Az ftp a hálózatban lévő gépeken megtalálható fájlok átvitelére

szolgál. On-line hálózati kapcsolatot igényel.

Átviteli módok: ASCII és bináris

A felhasználó általában akkor tud egy távoli gépről/gépre másolni,

ha a távoli gépen is rendelkezik felhasználói jogosultsággal

(account-tal).

105

Telnet

A Telnet a gépek közti távoli bejelentkezést lehetővé tevő

protokoll neve. Egy távoli gépre úgy lehet belépni, mintha

egy terminálja előtt ülnénk. Account és jelszó szükséges.

Ez is folyamatos (on-line) hálózati kapcsolatot igényel.

106

Archie

Az anonymus ftp-vel elérhető fájlok keresésére használható

adott név, vagy névrészlet alapján. Az archie szerverek

folyamatosan figyelik az ftp-vel elérhető szervereket egy

adott régióban, és az elérhető könyvtárakat a bennük lévő

fájlok neveivel együtt egy folyamatosan frissített

adatbázisba helyezik.

107

Finger

Ha a finger szó után megadunk egy Email-cím szerkezetű

címet, információkat tudhatunk meg a megjelölt

felhasználóról.

Ilyenek például a felhasználói login és saját neve, home

könyvtára, alapértelmezett shell-je, utolsó

bejelentkezésének időpontja, illetve, ha éppen be van

jelentkezve, akkor mióta, és honnan.

108

Levelezési listák, hírcsoportok

Az olyan levelezési fórumokat, amelyek hasonló témájú információcserére alakultak, levelezési listáknak nevezzük. A csoport tagjai levelezésen keresztül állnak kapcsolatban egymással, a tagok

egy központi helyre küldik a leveleiket, majd onnan kerülnek az egyes csoporttagoknak elküldésre, vagy levelenként, vagy időszakonkénti,

pl. naponkénti gyűjtésben.ez utóbbi esetben egy levélben kapja meg a lista résztvevője az összegyűjtött napi levelezést, ezt szokták digest-

nek hívni.

A levelezési listáktól eltérően a hírcsoportba (NEWS) küldött leveleket nem kézbesítik, hanem anyagaikat szervereken tárolják, amit az adott

géphez hozzáférési jogot kapott személyek elolvashatnak.

109

Gopher

A gopher szerverek általában könnyen kezelhető menürendszerrel dolgoznak: menüszinteken keresztül lehet az információt megkeresni.

Előfordulhat, hogy a gopher adatbázisa több gépen helyezkedik el, ekkor a gopher program automatikusan kapcsolja azt a gépet, amely a

kért információt tartalmazza.

110

WWW (World Wide Web) I.

A WWW általános ügyfél-kiszolgáló hálózati koncepcióra épül. Az

információszolgáltató gépeken egy WWW kiszolgálóprogram fut,

amely a felhasználók gépein futó böngésző-programok által küldött

kérésnek megfelelően elküldi a kért információt az adott gépre, amely

ebben az esetben az ügyfél (kliens).

A dokumentumok logikai struktúráját a HTML (Hyper Text Markup

Language) jelölései segítségével lehet szabályozni. A dokumentum

fogalmát itt általánosabban kell értelmeznünk: ezek objektumok,

amelyek lehetnek: szöveg, kép (grafika), hang (zene), de akár

mozgókép (film) is.

111

WWW (World Wide Web) II.

A hálózaton az objektumok, illetve ezek részei közötti kapcsolatok

magába a szövegbe épülnek be megjelölt szavak és grafikus elemek

formájában.

Amikor egy ilyenre a felhasználó az egérrel rákattint, a rendszer

automatikusan létrehozza a kapcsolatot, és a kapcsolt objektumot

megjeleníti a képernyőn.

A kapcsolt objektum is tartalmazhat további kapcsolásokat különböző

objektumokhoz, amelyek a hálózaton elvileg bárhol lehetnek. A

WWW úgy is tekinthető, mint egy dinamikus információ tömeg,

amelyben a hypertext segítségével kapcsolatok (linkek) vannak.

112

URL

URL (Uniform Resource Locator) egységes forrásazonosító:

Megadja a megjelenítő program számára, hogy az adott szövegrészhez, képhez, grafikához kapcsolt dokumentumot milyen módszerrel lehet megjeleníteni, milyen típusú kapcsolatot kell felépíteni, illetve hogy

ez a forrás hol, az Internetre kapcsolt gépek közül melyiken található.

Az URL a következő információkat tartalmazza:

• protokoll - amit az adott forrás eléréséhez használunk (ftp, http, gopher stb.),

• kiszolgálónak az Internet-nevét, amelyen az adott forrás található,

• a kiszolgáló portjának a számát,

• a forrás helyét a kiszolgáló lemezegységének fájlrendszerében.

113

CGI

Ha a megjelenítő egy olyan kapcsolathoz ér, amely egy

programra hivatkozik, a kiszolgáló elindítja a programot és

a CGI (Common Gateway Interface)-leírást használva

átadja az ügyféltől érkező adatokat (ha vannak).

A program a kapott információt felhasználva elvégzi a

feldolgozást vagy lekérdezést, és a választ (ugyancsak a

CGI leírást használva) visszaküldi a kiszolgálónak.

114

HTTP protokoll I.A HTTP ügyfél-kiszolgáló protokollt hypertext dokumentumok gyors és hatékony megjelenítésére

tervezték.

A protokoll állapotmentes, vagyis az ügyfélprogram több kérést is küldhet a kiszolgálónak, amely

ezeket a kéréseket egymástól függetlenül kezeli, és minden dokumentum elküldése után le is zárja a

kapcsolatot.

Ez az állapotmentesség biztosítja, hogy a kiszolgáló mindenki számára egyformán elérhető és gyors.

A HTTPS változat biztonságos kapcsolatot tesz lehetővé a szerver és a kliens gép között. 115

HTTP protokoll II.

A HTTP kapcsolat négy lépése:

• A kapcsolat megnyitása. Az ügyfél meghívja a kiszolgálót az Interneten keresztül az adott cím és port azonosító alapján (alapértelmezésben a 80-as porton keresztül.

• A kérés elküldése. Az ügyfélprogram üzenetet küld a kiszolgálónak, amelyben valamilyen kiszolgálást kér. A kérés HTTP-fejlécből és a kiszolgálónak küldött adatokból áll (ha van ilyen).

• A válasz. A kiszolgáló a választ visszaküldi az ügyfélprogramnak. Ennek része a fejléc, amely leírja a válasz állapotát (sikeres vagy sikertelen, a küldött adatok típusát), és ezt követik maguk az adatok.

• A kapcsolat lezárása. A kiszolgáló a válasz elküldése után lezárja a kapcsolatot.

116

HTTP protokoll III.

Azonosításra a felhasználók felől érkező kérésekről a következő információkat tárolja a program:

• A kérés küldő gép Internet-címe, ahonnan a kérés érkezett.

• A dátum és a helyi idő.

• A kérés módja (GET, POST); GET elküldi a kért dokumentumot. POST elküldi az adatokat a megjelölt URL-nek.

• A kért dokumentum neve.

• A kiszolgáló által használt HTTP protokoll verziószáma.

• A kapcsolat kérés eredményére utaló kód.

• Az elküldött dokumentum hossza.

117

a hálózatok célja, alkalmazása, alapfogalmak · a hálózatok fogalma és célja a...

Documents