Számítógépes hálózatról akkor beszélünk, ha több különálló gépet összekötünk úgy, hogy azok képesek legyenek egymással kommunikálni. A számítógépek összekötése iránti igény először akkor merült fel, amikor egyes csoportok némely erőforrást, azaz háttértárolót, nyomtatót, adatbázist vagy programot közösen szerettek volna használni. Ehhez szükség volt a számítógépek fizikai összekapcsolására, valamint néhány olyan gépre, amely rendelkezett ezekkel az erőforrásokkal, és így ezeket a csoport minden tagja ugyanolyan formában tudta használni.
A hálózat megoldotta az egyik legfontosabb erőforrás, a nyomtató közös használatát is. Gyakran előfordul, hogy több gépről is szeretnénk elérni ugyanazt a nyomtatót, vagy egy gépről többféle nyomtatóra kell dolgoznunk. A feladat hálózat nélkül nehezen és szoros korlátokkal végezhető el. A hálózati nyomtatás alkalmazása azonban egyszerű és gazdaságos megoldást kínál.
A számítógép-hálózatok kialakítását követelő másik kihívás a helyi hálózatok összekapcsolása annak érdekében, hogy lehetővé váljon üzenetek, elektronikus levelek, valamint nagy adattömegek gyors és megbízható továbbítása akár kontinensek között is. Ugyancsak célszerűnek látszott lehetővé tenni, hogy egy-egy szuperszámítógép kapacitását ne csak a rákapcsolt gépekről lehessen használni, hanem megfelelő jogosultság esetén a világ távoli pontjairól is hozzá lehessen férni.
Az eredetileg szigorúan katonai célú, nagy távolságú hálózatok csírájából jött létre a manapság már az egész világot behálózó, több millió gépet összekapcsoló hálózat, az Internet.
A számítógép hálózatok alapvetően a következő feladatok megoldását teszik lehetővé:
- Erőforrások (nyomtatók, fájlok) közös használata.
- Levelek, üzenetek küldése.
- Nagy számítógépek távoli elérése.
- Adatállományok, programok nagy távolságú átvitele.
A számítógépes hálózatok kiterjedtségük alapján három csoportba sorolhatóak:
LAN - Local Area Network, helyi hálózat (egy helységre, épületre vagy épületcsoportra korlátozódik)
MAN - Metropolitan Area Network, városi hálózat (általában a LAN-okat köti össze)
WAN - Wide Area Network, országos, országok és földrészek közötti hálózat
A hálózatok topológiája
A LAN-ok legfontosabb jellemzője a hálózat elemeinek elrendezése, más néven a hálózat topológiája. Tekintsük át a legelterjedtebb topológiákat és ezek tulajdonságait.
Sín topológia
A sín elrendezés esetén a hálózatba kapcsolt gépek egyazon vezetéket használnak, köztük semmiféle speciális sorrend nem adható meg, sorosan kapcsolódnak. Az elrendezés hátránya, hogy vonalszakadás esetén az egész hálózat használhatatlanná válik.
Csillag topológia
A csillag elrendezés esetén a hálózatba kapcsolt gépek egyazon csomópontra csatlakoznak. Az elrendezés előnye, hogy vonalszakadás esetén csak az adott gép válik használhatatlanná, és nem az egész hálózat. A többi gép továbbra is tud kommunikálni egymással.
Gyűrű topológia
A gyűrű elrendezés esetén a hálózatba kapcsolt gépek egymást követő zárt láncba szerveződnek, így minden kapcsolódási ponthoz rendelhető egy előző és egy következő kapcsolódási elem. Előnye, hogy egyszeres vonalszakadás esetén a hálózat nem válik használhatatlanná és nincs leterhelt központi csomópont. Nagyobb hálózatok esetében kétszeres gyűrűt szoktak alkalmazni a biztonság növelése érdekében.
A hálózatok működése
Aszerint, hogy hálózatunkban milyen viszonyban állnak egymással a számítógépek, két típusra oszthatjuk őket:
a szerver (kiszolgáló) gépek általában nagy teljesítményű és tárolókapacitású, folyamatos üzemű számítógépek, amelyek a hálózatba kapcsolt többi gép számára szolgáltatásokat nyújtanak. Ezek a szolgáltatások különfélék lehetnek, sőt gyakran előfordul, hogy nem egy számítógépen koncentrálódnak, hanem a hálózatban több szerver található, egy vagy több saját funkcióval.
a fájlszerverek nagy tárolókapacitású számítógépek. Feladatuk a közösen használt állományok, adatbázisok, alkalmazások, levelezés, stb. biztosítása.
a nyomtatószerverek végzik a hálózaton keresztüli nyomtatással kapcsolatos feladatokat, a hozzájuk kapcsolt nagy teljesítményű nyomtatók vezérlését.
a web-szerverek a belső hálózat számára és a külvilág felé szolgáltatják az Internetes dokumentumokat és végzik pl. az Internetről érkező megrendelések feldolgozását.
a proxy szervereket használjuk abban az esetben, ha hálózatunk nem közvetlenül kapcsolódik az Internethez. Az Internettel közvetlen kapcsolatban levő proxy szerveren keresztül cégünk belső hálózata számára oly módon válik az Internet elérhetővé, hogy a kért állományokat a proxy szerver tölti le, majd továbbítja az igénylőnek. Ha egy dokumentumra gyakran mutatkozik igény, a felhasználók azt nem az Internetről, hanem a proxy szervertől kapják, ezáltal az Internet-forgalom költségei csökkennek. Egyes proxy szerverek képesek arra, hogy a felhasználói igényeknek elébe menjenek, és a gyakran látogatott oldalakat előre letöltik, például éjszaka, költségkímélés céljából.
fax szerver: cégünk minden alkalmazottja egy kiszolgálón keresztül küldhet és fogadhat fax üzeneteket.
mail szerver: a felhasználók levelezését kezelő, az elektronikus leveleket fogadó és küldő kiszolgáló gép.
A kliens gépek (munkaállomások) valamely hálózati szolgáltatást vesznek igénybe.
Hálózati adatátvitel
Két számítógép közti kapcsolatot kétféle módon hozhatunk létre.
A vonalkapcsolt adatátvitel nagy sebességű és biztonságos kapcsolat, viszont azáltal, hogy az adó és vevő számítógép folyamatos és közvetlen kapcsolatban van egymással, a hálózat rendkívül leterhelt, üzemeltetése költséges.
A csomagkapcsolt átvitel ezt a problémát oldja meg. Az egymástól nagy távolságra levő számítógépek nincsenek egymással közvetlen kapcsolatban, de kapcsolódnak a hálózathoz. Ebben az esetben a kliens gép elküld a kiszolgálónak egy adatsort, melyben leírja, milyen adatokra van szüksége. A szerver a kért adatot (fájlt) darabokra bontja, úgynevezett frame-ekre (keretekre), melyek mérete egyforma, és tartalmazzák a kért fájl darabjain kívül a kliens és a szerver gép címét, valamint a küldött adattöredékre vonatkozó információkat (pl. a teljes fájlban elfoglalt helye). Az egyes frame-ek, akár eltérő úton is, egyenként jutnak el a klienshez, amely a töredékeket összeállítja. Ez a fajta hálózati kommunikáció a vonalkapcsolt átvitellel szemben inkább a postai levéltovábbításra hasonlít.
Két alapvető és igen elterjedt csomagkapcsolásos hálózati kommunikációs szabványt szükséges megismernünk.
Az Ethernet szabvány
Az ütközéses helyi hálózati protokollok legelterjedtebb típusa. Az ütközéses protokoll annyit jelent, hogy a hálózatra felfűzött számítógépek minden adatot észlelnek, de csak a nekik szólókra válaszolnak. Amikor egy állomás adatot akar küldeni, figyelni kezdi a hálózatot, folyik-e éppen forgalom. Ha igen, akkor vár, ellenkező esetben elkezdi az adást. Ez egybeeshet egy másik állomás adáskezdésével, ekkor az üzenetek ütköznek, a célállomások nem tudják venni őket. Az ütközést mindkét (illetve az összes) adóállomás érzékeli, és leállítja a küldést. Ezután véletlenszerű ideig várnak, majd újra figyelni kezdik a csatornát. Ha ismét ütközést észlel, már nagyobb tartományból választ véletlenszerűen várakozási időt. Ezáltal teszi lehetővé a hálózati torlódások gyors levonulását. Az eljárás kis és közepes forgalom esetén hatékony. A szabvány többféle keretformátumot engedélyez. Ez és a különböző kábelek használata később sokféle Ethernet típus születéséhez vezetett.
A vezérlőjelet (token-t) használó hálózatokban egy állomás csak akkor küldhet adatot a hálózaton, ha a vezérlőjelet megkapta. Amint befejezte az adást, a vezérlőjelet - vagyis a használati jogot - továbbítja a következő állomásnak. A vezérlőjeles gyűrű (token ring) hálózatban minden állomás csak a két szomszédjával áll fizikai kapcsolatban, tehát a logikai és a fizikai struktúra itt azonos. Az állomások az így kialakított gyűrűben egymásnak adják a vezérlőjelet. Az adni kívánó állomás a neki átadott vezérlőjelet kivonja a hálózatból és elküldi az üzenetet, amely a gyűrűben haladva eléri a címzett állomást. A címzett beolvassa az üzenetet, beállítja a "rendben vett" jelzést és továbbküldi a hálózaton. Az üzenet így visszaér a feladóhoz, aki ellenőrzi a vételi jelzést, majd a vezérlőjelet továbbítja a szomszédjának. Legelterjedtebb megvalósítása az IBM Token Ring hálózata.
Protokollok
Protokolloknak a számítástechnikában egy pontosan, sok esetben szabványban rögzített eljárást nevezünk. Leggyakrabban az adatátvitel szabályait nevezzük protokollnak. A hálózati protokollok feladata, hogy a számítógépek közt (a fizikai eszközök, például hálózati kártya, modem, stb. segítségével) az adatokat 1.) elküldje, ill. 2.) az adatok átvitelét ellenőrizze. A homogén, kisméretű helyi hálózatok jellemző protokolljai: IPX/SPX (Novell hálózatban), NetBEUI (Microsoft hálózatban). Heterogén, nagy kiterjedésű hálózatok jellemző protokollja az Internet Protokoll, ill. párja, a TCP (Transmission Control Protocol, adatátvitel-ellenőrzési protokoll). Általában együtt, TCP/IP-ként említjük. A TCP/IP az Internet jellemző hálózati protokollja, egy számítógépet IP-címével (ez négy darab, 0-255 közti számból áll, pl.: 192.168.50.130) azonosítunk a hálózaton.
A TCP/IP-re épülnek az Internet magasabb szintű protokolljai, például az FTP (File Transfer Protocol, fájlátviteli protokoll), HTTP (Hypertext Transmission Protocol, az ún. hipertext átviteli protokoll), illetve az elektronikus levelezés protokolljai (SMTP, POP3, X400, IMAP stb.) Az Interneten használatos alkalmazásokról, az Internet részeiről bővebben is szólunk majd.
Hálózati hierarchia
Helyi hálózatunkban kétféle módon csatlakozhatnak egymáshoz a számítógépek.
A munkacsoport, vagy workgroup elrendezés azt jelenti, hogy a hálózaton levő számítógépeink egyenrangúak, nincs közös felhasználói és számítógép-adminisztráció.
A tartomány- vagy domain elvű hálózatban mindig van egy elsődleges tartományvezérlő szerver (PDC, Primary Domain Controller), amely a felhasználók beléptetését, a tartományhoz tartozó számítógépek adminisztrációját végzi, lehetővé téve a felhasználók jogainak pontos meghatározását és a távoli gép-felügyeletet.
A hálózat megoldotta az egyik legfontosabb erőforrás, a nyomtató közös használatát is. Gyakran előfordul, hogy több gépről is szeretnénk elérni ugyanazt a nyomtatót, vagy egy gépről többféle nyomtatóra kell dolgoznunk. A feladat hálózat nélkül nehezen és szoros korlátokkal végezhető el. A hálózati nyomtatás alkalmazása azonban egyszerű és gazdaságos megoldást kínál.
A számítógép-hálózatok kialakítását követelő másik kihívás a helyi hálózatok összekapcsolása annak érdekében, hogy lehetővé váljon üzenetek, elektronikus levelek, valamint nagy adattömegek gyors és megbízható továbbítása akár kontinensek között is. Ugyancsak célszerűnek látszott lehetővé tenni, hogy egy-egy szuperszámítógép kapacitását ne csak a rákapcsolt gépekről lehessen használni, hanem megfelelő jogosultság esetén a világ távoli pontjairól is hozzá lehessen férni.
Az eredetileg szigorúan katonai célú, nagy távolságú hálózatok csírájából jött létre a manapság már az egész világot behálózó, több millió gépet összekapcsoló hálózat, az Internet.
A számítógép hálózatok alapvetően a következő feladatok megoldását teszik lehetővé:
- Erőforrások (nyomtatók, fájlok) közös használata.
- Levelek, üzenetek küldése.
- Nagy számítógépek távoli elérése.
- Adatállományok, programok nagy távolságú átvitele.
A számítógépes hálózatok kiterjedtségük alapján három csoportba sorolhatóak:
LAN - Local Area Network, helyi hálózat (egy helységre, épületre vagy épületcsoportra korlátozódik)
MAN - Metropolitan Area Network, városi hálózat (általában a LAN-okat köti össze)
WAN - Wide Area Network, országos, országok és földrészek közötti hálózat
A hálózatok topológiája
A LAN-ok legfontosabb jellemzője a hálózat elemeinek elrendezése, más néven a hálózat topológiája. Tekintsük át a legelterjedtebb topológiákat és ezek tulajdonságait.
Sín topológia
A sín elrendezés esetén a hálózatba kapcsolt gépek egyazon vezetéket használnak, köztük semmiféle speciális sorrend nem adható meg, sorosan kapcsolódnak. Az elrendezés hátránya, hogy vonalszakadás esetén az egész hálózat használhatatlanná válik.
Csillag topológia
A csillag elrendezés esetén a hálózatba kapcsolt gépek egyazon csomópontra csatlakoznak. Az elrendezés előnye, hogy vonalszakadás esetén csak az adott gép válik használhatatlanná, és nem az egész hálózat. A többi gép továbbra is tud kommunikálni egymással.
Gyűrű topológia
A gyűrű elrendezés esetén a hálózatba kapcsolt gépek egymást követő zárt láncba szerveződnek, így minden kapcsolódási ponthoz rendelhető egy előző és egy következő kapcsolódási elem. Előnye, hogy egyszeres vonalszakadás esetén a hálózat nem válik használhatatlanná és nincs leterhelt központi csomópont. Nagyobb hálózatok esetében kétszeres gyűrűt szoktak alkalmazni a biztonság növelése érdekében.
A hálózatok működése
Aszerint, hogy hálózatunkban milyen viszonyban állnak egymással a számítógépek, két típusra oszthatjuk őket:
a szerver (kiszolgáló) gépek általában nagy teljesítményű és tárolókapacitású, folyamatos üzemű számítógépek, amelyek a hálózatba kapcsolt többi gép számára szolgáltatásokat nyújtanak. Ezek a szolgáltatások különfélék lehetnek, sőt gyakran előfordul, hogy nem egy számítógépen koncentrálódnak, hanem a hálózatban több szerver található, egy vagy több saját funkcióval.
a fájlszerverek nagy tárolókapacitású számítógépek. Feladatuk a közösen használt állományok, adatbázisok, alkalmazások, levelezés, stb. biztosítása.
a nyomtatószerverek végzik a hálózaton keresztüli nyomtatással kapcsolatos feladatokat, a hozzájuk kapcsolt nagy teljesítményű nyomtatók vezérlését.
a web-szerverek a belső hálózat számára és a külvilág felé szolgáltatják az Internetes dokumentumokat és végzik pl. az Internetről érkező megrendelések feldolgozását.
a proxy szervereket használjuk abban az esetben, ha hálózatunk nem közvetlenül kapcsolódik az Internethez. Az Internettel közvetlen kapcsolatban levő proxy szerveren keresztül cégünk belső hálózata számára oly módon válik az Internet elérhetővé, hogy a kért állományokat a proxy szerver tölti le, majd továbbítja az igénylőnek. Ha egy dokumentumra gyakran mutatkozik igény, a felhasználók azt nem az Internetről, hanem a proxy szervertől kapják, ezáltal az Internet-forgalom költségei csökkennek. Egyes proxy szerverek képesek arra, hogy a felhasználói igényeknek elébe menjenek, és a gyakran látogatott oldalakat előre letöltik, például éjszaka, költségkímélés céljából.
fax szerver: cégünk minden alkalmazottja egy kiszolgálón keresztül küldhet és fogadhat fax üzeneteket.
mail szerver: a felhasználók levelezését kezelő, az elektronikus leveleket fogadó és küldő kiszolgáló gép.
A kliens gépek (munkaállomások) valamely hálózati szolgáltatást vesznek igénybe.
Hálózati adatátvitel
Két számítógép közti kapcsolatot kétféle módon hozhatunk létre.
A vonalkapcsolt adatátvitel nagy sebességű és biztonságos kapcsolat, viszont azáltal, hogy az adó és vevő számítógép folyamatos és közvetlen kapcsolatban van egymással, a hálózat rendkívül leterhelt, üzemeltetése költséges.
A csomagkapcsolt átvitel ezt a problémát oldja meg. Az egymástól nagy távolságra levő számítógépek nincsenek egymással közvetlen kapcsolatban, de kapcsolódnak a hálózathoz. Ebben az esetben a kliens gép elküld a kiszolgálónak egy adatsort, melyben leírja, milyen adatokra van szüksége. A szerver a kért adatot (fájlt) darabokra bontja, úgynevezett frame-ekre (keretekre), melyek mérete egyforma, és tartalmazzák a kért fájl darabjain kívül a kliens és a szerver gép címét, valamint a küldött adattöredékre vonatkozó információkat (pl. a teljes fájlban elfoglalt helye). Az egyes frame-ek, akár eltérő úton is, egyenként jutnak el a klienshez, amely a töredékeket összeállítja. Ez a fajta hálózati kommunikáció a vonalkapcsolt átvitellel szemben inkább a postai levéltovábbításra hasonlít.
Két alapvető és igen elterjedt csomagkapcsolásos hálózati kommunikációs szabványt szükséges megismernünk.
Az Ethernet szabvány
Az ütközéses helyi hálózati protokollok legelterjedtebb típusa. Az ütközéses protokoll annyit jelent, hogy a hálózatra felfűzött számítógépek minden adatot észlelnek, de csak a nekik szólókra válaszolnak. Amikor egy állomás adatot akar küldeni, figyelni kezdi a hálózatot, folyik-e éppen forgalom. Ha igen, akkor vár, ellenkező esetben elkezdi az adást. Ez egybeeshet egy másik állomás adáskezdésével, ekkor az üzenetek ütköznek, a célállomások nem tudják venni őket. Az ütközést mindkét (illetve az összes) adóállomás érzékeli, és leállítja a küldést. Ezután véletlenszerű ideig várnak, majd újra figyelni kezdik a csatornát. Ha ismét ütközést észlel, már nagyobb tartományból választ véletlenszerűen várakozási időt. Ezáltal teszi lehetővé a hálózati torlódások gyors levonulását. Az eljárás kis és közepes forgalom esetén hatékony. A szabvány többféle keretformátumot engedélyez. Ez és a különböző kábelek használata később sokféle Ethernet típus születéséhez vezetett.
A vezérlőjelet (token-t) használó hálózatokban egy állomás csak akkor küldhet adatot a hálózaton, ha a vezérlőjelet megkapta. Amint befejezte az adást, a vezérlőjelet - vagyis a használati jogot - továbbítja a következő állomásnak. A vezérlőjeles gyűrű (token ring) hálózatban minden állomás csak a két szomszédjával áll fizikai kapcsolatban, tehát a logikai és a fizikai struktúra itt azonos. Az állomások az így kialakított gyűrűben egymásnak adják a vezérlőjelet. Az adni kívánó állomás a neki átadott vezérlőjelet kivonja a hálózatból és elküldi az üzenetet, amely a gyűrűben haladva eléri a címzett állomást. A címzett beolvassa az üzenetet, beállítja a "rendben vett" jelzést és továbbküldi a hálózaton. Az üzenet így visszaér a feladóhoz, aki ellenőrzi a vételi jelzést, majd a vezérlőjelet továbbítja a szomszédjának. Legelterjedtebb megvalósítása az IBM Token Ring hálózata.
Protokollok
Protokolloknak a számítástechnikában egy pontosan, sok esetben szabványban rögzített eljárást nevezünk. Leggyakrabban az adatátvitel szabályait nevezzük protokollnak. A hálózati protokollok feladata, hogy a számítógépek közt (a fizikai eszközök, például hálózati kártya, modem, stb. segítségével) az adatokat 1.) elküldje, ill. 2.) az adatok átvitelét ellenőrizze. A homogén, kisméretű helyi hálózatok jellemző protokolljai: IPX/SPX (Novell hálózatban), NetBEUI (Microsoft hálózatban). Heterogén, nagy kiterjedésű hálózatok jellemző protokollja az Internet Protokoll, ill. párja, a TCP (Transmission Control Protocol, adatátvitel-ellenőrzési protokoll). Általában együtt, TCP/IP-ként említjük. A TCP/IP az Internet jellemző hálózati protokollja, egy számítógépet IP-címével (ez négy darab, 0-255 közti számból áll, pl.: 192.168.50.130) azonosítunk a hálózaton.
A TCP/IP-re épülnek az Internet magasabb szintű protokolljai, például az FTP (File Transfer Protocol, fájlátviteli protokoll), HTTP (Hypertext Transmission Protocol, az ún. hipertext átviteli protokoll), illetve az elektronikus levelezés protokolljai (SMTP, POP3, X400, IMAP stb.) Az Interneten használatos alkalmazásokról, az Internet részeiről bővebben is szólunk majd.
Hálózati hierarchia
Helyi hálózatunkban kétféle módon csatlakozhatnak egymáshoz a számítógépek.
A munkacsoport, vagy workgroup elrendezés azt jelenti, hogy a hálózaton levő számítógépeink egyenrangúak, nincs közös felhasználói és számítógép-adminisztráció.
A tartomány- vagy domain elvű hálózatban mindig van egy elsődleges tartományvezérlő szerver (PDC, Primary Domain Controller), amely a felhasználók beléptetését, a tartományhoz tartozó számítógépek adminisztrációját végzi, lehetővé téve a felhasználók jogainak pontos meghatározását és a távoli gép-felügyeletet.
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése