Számítógép-hálózat

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A számítógép-hálózat egy olyan speciális rendszer, amely a számítógépek egymás közötti kommunikációját biztosítja. A számítógép-hálózat lehet fix (kábelalapú, állandó) vagy ideiglenes (mint például a modemen vagy null modemen keresztüli kapcsolat). A drót nélküli internet általában vagy a cellás (mobil) szolgáltatásra vagy a wifi megoldásra épül.

A számológépek és a korai számítógépek közötti utasítások továbbítását kezdetben maguk az emberek végezték. 1940 szeptemberében George Stibitz telexgépet használt arra, hogy a K Model nevű gépével kapcsolatos problémákkal összefüggő utasításokat küldjön a New Hampshire-ben lévő Dartmouth College-ból a New Yorkban üzemelő Complex Number Calculator nevű gépéhez, illetve az eredményeket hasonló módon küldte vissza. A számítógépek kimeneti perifériáinak (telexgépek) összekapcsolását először 1962-ben, az Advanced Research Projects Agency ARPA keretében végzett el J. C. R. Licklider az Intergalactic Network nevű munkacsoporttal. A kutatók 1964-ben Dartmouthban kifejlesztették az időosztásos rendszert, ami lehetővé tette egy nagy számítógép szolgáltatásainak nagyszámú felhasználó közötti megosztását. Még ugyanebben az évben, az MIT, valamint a General Electric és Bell Labs fejlesztőiből álló csoport egy számítógépével (a DEC PDP-8-as) megvalósította egy telefonközpont vezérlését.

Paul Baran 1968-ban tett javaslatot egy olyan hálózati rendszerre, amelyben adatcsomagokat, ún. datagramokat továbbítottak. Ez a rendszer lett az alapja a csomagkapcsolt számítógépes hálózatoknak. 1969-ben a University of California (Los Angeles), az SRI (Stanford), a University of California (Santa Barbara) és a University of Utah kialakították a gépeik összekapcsolásával az ARPANET hálózatot, amely még 50 kbit/s hurok használatával működött.

A hálózatok és a technológiák fejlődése, a különféle összeköttetési lehetőségek bővülése, a számítógépek egymással és egymáson keresztüli kapcsolatai iránti igények növekedése ösztönözte az iparág egyes területeinek fejlesztéseit és fejlődését (hardver, szoftver, perifériák)). Ez a fejlődés abban tükröződik ma, hogy ugrásszerűen megnőtt a hálózatot használók száma, mind az üzleti területeken, mind pedig az otthoni alkalmazásoknál, és napi gyakorlattá válik a hálózati szolgáltatások növekvő méretű használata.

Hálózati technológiák[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A számítógépes hálózatoknál használt technológiáknak két típusa van: az adatszórásos hálózatok és a pont-pont hálózatok.

Adatszóró hálózatok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az adatszórásos hálózatok (broadcasting) egyetlen kommunikációs csatornával rendelkeznek, amelyet a hálózatra csatlakozó összes gép közösen használ. Ez a gyakorlatban azt jelenti, ha a gazdagép (host) egy rövid üzenetet küld, akkor azt a hálózat összes gépe megkapja. Ezeket a rövid üzeneteket a használt protokolltól függően csomagnak (packet), keretnek (frame) vagy cellának (cell) nevezik. A feladót és a címzettet a rövid üzeneten belüli címmezőben lehet azonosítani. Ha egy gazdagép kap egy ilyen üzenetet, akkor megnézi a címmezőt. Ha az üzenet nem neki szól, akkor nem tesz vele semmit, ellenkező esetben viszont feldolgozza.

Az adatszóró rendszerek általában lehetővé teszik, hogy a címmező speciális beállításával az adott üzenetet minden gép megkapja és feldolgozza, ez az adatszóró (broadcasting) működési mód. Egyes rendszerek megengedik, hogy a hálózati gépek egy bizonyos csoportja kapja csak meg az üzenetet. Ez az üzemmód a többesküldés (multicasting). A gazdagépek „előfizethetnek” bizonyos címcsoportokra, de akár az összes címcsoportra is. Azok, akik nem „fizettek elő” egy címcsoportra, azok hiába kapják meg az üzenetet, az számukra olyan, mintha nem nekik szólna. A multicasting mód használata esetében a címmező n bitjéből 1-et fenntartunk az üzemmód jelzésére, n-1 bit pedig a csoport(ok) címzésére használható.

Pont-pont hálózatok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A pont-pont hálózatok (point-to-point network) sok olyan kapcsolatból állnak, amelyek géppárokat kötnek össze. Ez azt jelenti, hogy egy üzenet továbbítása egy, esetleg több csomóponton keresztül történik, és lehetséges, hogy egynél több lehetséges úton is eljuthat egy üzenet a céljához. Ezekben a hálózatokban az útvonal optimális megválasztása alapvető fontosságú. Ezt a hálózati technológiát nevezik még egyesküldésnek (unicasting) is.

Kategóriák[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A hálózatok másik lehetséges osztályzási szempontja a méretük. A következő táblázat a méretük szerint osztályozza a hálózatokat:

Processzorok közötti távolság Processzorok elhelyezkedése ugyanazon Példa
1 m Asztalon Személyi hálózat (PAN)
10 m Szobában Helyi hálózat (LAN)
100 m Épületben Helyi hálózat (LAN)
1 km Egyetemen, üzemben Helyi hálózat (LAN)
10 km Városban Városi hálózat (MAN)
100 km Országban Nagy kiterjedésű hálózat (WAN)
1 000 km Földrészen Nagy kiterjedésű hálózat (WAN)
10 000 km Bolygón Internet (GAN)

A hálózatok összekapcsolásával létrejött hálózatot összekapcsolt (internetwork)

Funkcionális kapcsolatok szerint[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Hálózati topológia szerint[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Pont-pont összeköttetés

  • Csillag topológia - a számítógépek egyazon csomópontra csatlakoznak. Előnye: vonalszakadás esetén csak az adott gép válik használhatatlanná. Hátránya: a szerver túlterheltté válhat.
  • Gyűrűtopológia - Itt két gyűrű van, az egyiken az adatok a másikon a jelek futnak. Előnye: tovább bővíthető korlátlanul. Hátránya: költséges.
  • Teljes topológia - a hálózatban résztvevő összes számítógép kapcsolatban van egymással. Előny: közvetlen címzéssel elérhető bármelyik gép. Hátrány: nagy kábeligény, magas költségek.
  • Fa topológia - Egy gyökérszerverre kapcsolódnak kisebb szerverek, majd azokra tovább a munkaállomások. Előny: korábban kialakított kisebb hálózatokat be lehet építeni. Hátrány: költséges, a központi szerver leállásakor a hálózat nem működik.
  • Hálós topológia - Minden gép mindegyikkel külön van összekötve.
  • Csillag-busz hálózat

Üzenetszórásos topológia

  • Sín topológia - Egyazon csatornát használ az összes gép, soros kapcsolással. Előny: olcsó. Hátrány:vonalszakadáskor a hálózat nem működik, könnyen leterhelődik.
  • Gyűrűtopológia - Láncbaszervezett gépek, itt csak egy gyűrű található. Előny: olcsó, nincs csomópont, egyszeres vonalszakadás esetén is működik még. Hátrány: lassú adatátvitel, mivel a köztes gépeken is áthalad az adat.

Speciális funkciók szerint[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Adatátviteli/hálózati protokollok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A számítógépes hálózatok számtalan adatátviteli/hálózati protokollt használnak, az átvitel, a hálózat, az átviteli közeg, a feladat, a gép architektúrájának függvényében. A leggyakrabban használt, és legismertebb protokollok (a teljesség igénye nélkül) a következők:

A használt protokollok listáját lásd itt: Hálózati protokollok.

Szabványok: IEEE 802.

Kapcsolódó területek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Kommunikációs rétegek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az adatátviteli/hálózati protokollokat a megvalósított szolgáltatásaik alapján 'rétegekbe csoportosították. Minden réteg a saját szolgáltatásai megvalósításánál csak az alatta lévő réteg nyújtotta szolgáltatásokra támaszkodhat. A rétegek által nyújtott szolgáltatásokat először az ISO/OSI (az OSI a Open System Interconnection, a nyílt rendszerek összekapcsolása rövidítése) szabvány modellje határozta meg, és a réteg fogalmát is itt vezették be.

OSI model TCP/IP modell
Alkalmazási réteg
Transzportréteg
Internet réteg
Hálózati hozzáférési réteg

Adatátvitel[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Kábeles átvitel[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Vezetéknélküli átvitel[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Egyéb[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Csoportosítás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Területi kiterjedés[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • PAN: kis kiterjedésű, személyi hálózat.
  • LAN: kis kiterjedésű, helyi hálózat.
  • MAN: városi méretű hálózat.
  • WAN: nagytávolságú, nagyméretű hálózat.

Kompatibilitás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • zárt rendszer: az egységeket csak a gyártó által meghatározott módon lehet a hálózatba kapcsolni
  • nyílt rendszer: általános érvényű ajánlások és szabványok alapján épül fel; viszonylag független a hardvertől

Topológia[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • sín (busz)
  • gyűrű
  • fa
  • csillag
  • teljesen összefüggő
  • részlegesen összefüggő

Átviteli sebesség[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Lassú (kb. 30 kbit/sec): általában telefonvonalon történő analóg vagy digitális (ISDN – 64, ill. 128 kbit/s) átvitelre jellemző
  2. Közepes sebességű (kb. 1-20 Mbit/s): ide tartozik a legtöbb lokális hálózat (Ethernet – 10 Mbit/sec, Token Ring – 16 Mbit/sec)
  3. Nagy sebességű (50 Mbit/sec felett): Speciális hálózatok osztálya volt régebben, de mára a 100 Mbit/s-os lokális hálózatok terjednek robbanásszerűen. Elkezdődött a Gigabit/s-os hálózatok fejlesztése is. Valószínűleg rövid időn belül ezt a tartományt fogjuk a nagy sebességű osztályba sorolni.

Átviteli módszer[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • alapsávú: modulálatlan jeleket továbbít, a közegben haladó jel frekvenciája megközelítőleg azonos a bitsorozat frekvenciájával (pl.: LAN)
  • szélessávú: a vivő frekvencia nagyságrendekkel nagyobb, mint a bitsorozat frekvenciája (pl.: kábeltelevízió)

Kommunikáció iránya[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • szimplex: a hálózati kommunikáció egyirányú
  • half-duplex: a hálózati kommunikáció váltakozó irányú
  • full-duplex: a hálózati kommunikáció kétirányú

Kapcsolási technika[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • vonalkapcsolt: állandó kapcsolat

Az ADÓ és a VEVŐ közti összeköttetés megteremtésére ki kell alakítani azt az útvonalat, amelyeknek részei kapcsolóközpontokon keresztül vannak összekötve. Első lépésben fizikai kapcsolat létesül az ADÓ és a VEVŐ között, ami az összeköttetés idejére áll fenn. Az összeköttetésen keresztül megvalósul az átvitel, majd annak befejeztével a kapcsolat lebomlik. A vonalkapcsolás esetén a rendelkezésre álló sávszélességet csak akkor tudjuk kihasználni, ha az információátvitel folyamatos. (a folyamat a távbeszélő technikában: hívás) Az információátvitelt meg kell előznie a híváskérés hatására létrejövő összeköttetés. Előnye az, hogy ténylegesen fizikai összeköttetést hozunk létre. Ezek után a két állomás úgy képes kommunikálni, mintha pont-pont összeköttetés valósult volna meg közöttük. Mielőtt az adatátvitel megkezdődne, a hívójelnek egészen a hívott pontig kell eljutnia, majd onnan egy nyugtának kell visszaérkeznie. A vonalkapcsolás a szükséges sávszélességet statikusan előre lefoglalja.

  • üzenetkapcsolt: tárolva továbbító egységeket alkalmaz.

Ilyenkor nincs előre kiépített út az ADÓ és a VEVŐ között. Az ADÓ az elküldendő adatblokkját elküldi az első IMP-nek (Interface Message Processor), az pedig továbbküldi a következőnek, egészen a VEVŐ hoszthoz kapcsolódó IMP-ig. az ilyen hálózatok a tárol és továbbít (store and forward) hálózatok. Az üzenetkapcsolás esetére nincs az adatblokk méretére korlátozás, ami nagy tárolókapacitású fogadó és továbbító IMP-ket igényel a teljes átviteli szakasz csomópontjain. Másik hátránya, hogy egy nagy üzenet akár percekre lefoglalhatja a közreműködő IMP-ket és a köztük lévő átviteli csatornát.

  • csomagkapcsolt: tárolva továbbító egységeket alkalmaz, de egy-egy csomag mérete maximalizált.

Az átviendő adatblokkok méretét korlátozzuk, és csomagokká bontjuk. A csomagkapcsolás az igényekhez mérten a szükséges sávszélességet hol lefoglalja, hol pedig felszabadítja. A csomagkapcsolás nagyon hatékonyan képes a vonalak kihasználására, mivel adott két pont között összeköttetést több irányból érkező és továbbhaladó csomag is használja. Csomagkapcsoláskor a csomagok sorrendje megváltozhat, és a sorrendhelyes összerakásukról is gondoskodni kell (hátrány).

  • összeköttetés nélküli: a csomagok átvitelét a datagram service végzi
  • virtuális összeköttetéses: a csomagok átvitelét egy virtuális adatáramkör biztosítja

Közeghozzáférési mód[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • véletlen átvitelvezérlés: ha szabad a hálózat, akkor bármelyik állomás leadhat jelet (CSMA/CD)
  • osztott átvitelvezérlés: csak egy állomásnak van joga jelet adni (token busz)
  • központosított átvitelvezérlés: egy kitüntetett állomás foglalkozik az átviteli jogokkal (szerver)

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Irodalom[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Egyéb, angol nyelvű információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Számítógép-hálózat témájú médiaállományokat.