Sorolja fel miért elõnyös a számítógépeket hálózatba kapcsolni!
Melyek a számítógépes hálózatok legfontosabb jellemzõi?
Mi az a hoszt?
Magyarázza meg, hogy mit takar az IMP fogalma!
Az összeköttetés kialakítása alapján hogyan csoportosíthatjuk az alhálózatokat?
Rajzolja fel a pont-pont kialakítás megoldási lehetõségeit!
Mi az a csoportcímzés?
Rajzolja fel az üzenetszórásos kialakítás megoldási lehetõségeit!
Mi a topográfia és a topológia közötti különbség?
Határozza meg a protokoll fogalmát!
Mik azok a hálózati rétegek?
Mi a hálózati architektúra?
Adja meg a szimplex, félduplex és duplex átvitel meghatározását!
Miért fontos a hálózatok szabványosítása? Mik azok a de-jure és a de-facto szabványok?
Fogalmazza meg az OSI-modell filozófiáját!
Milyen rétegekbõl épül fel az OSI modell?
Mi a fizikai réteg feladata?
Mi az adatkapcsolati réteg szerepe?
Mit biztosít a hálózati réteg?
Milyen célokat valósít meg a szállítási réteg?
Mire használják az együttmûködési rétegeket?
Milyen feladatokat lát el a megjelenítési réteg?
Ismertesse az alkalmazási réteg szerepét az OSI modellben!
Mi az az entitás?
Határozza meg a rétegszolgálat fogalmát!
Mi az a SAP? Hol helyezkedik el?
Milyen részekbõl áll egy kapcsolati adatelem?
Ismertesse az összeköttetés alapú szolgálat lényegét! Milyen részekbõl áll a folyamat? Mikor célszerû alkalmazni?
Ismertesse az összeköttetés mentes szolgálat lényegét! Milyen részekbõl áll a folyamat? Mikor célszerû alkalmazni?
Mit jelent egy szolgálat megbízhatósága?
Mik azok a szolgálati primitívek? Milyen primitívosztályokat defináltak az OSI modellben?
1. Sorolja fel miért elõnyös a számítógépeket hálózatba kapcsolni!
Lehetõséget ad a különbözõ berendezések, perifériák, programok és az adatok közös használatára, vagyis a külön-külön is meglévõ erõforrások megosztására. Tehát ezek az erõforrások a hálózati felhasználók fizikai helyétõl függetlenül bárki (valójában a megfelelõ jogosultságokkal rendelkezõk) számára elérhetõekké válnak.
Lehetõséget ad a rendszerben lévõ eszközök teljesítményének egyenletesebb megosztására.
A kialakított rendszer nagyobb megbízhatósággal mûködik. Például egy nyomtató hibája nem azonos egyúttal a nyomtatási lehetõségek megszûnésével, mivel szerepét a rendszerben lévõ másik nyomtató is átveheti. A fontosabb programok, adatok a rendszer több számítógépének lemezegységén is tárolódhatnak és így az egyik tárolt példány megszûnésével nem történik helyrehozhatatlan károsodás.
Anyagi vonzata a költségmegtakarítás. Az eszközöket (nyomtatók, háttértárak,stb...) elég így kevesebb példányban megvásárolni.
Ezen elõnyök mellett a hálózatba kapcsolás a számítógépek használati körének kibõvülését sõt kiterjesztését is lehetõvé teszi.
Lehetõvé válik adatbázisok elérése, a benne lévõ adatok felhasználása, sõt az adatbázis sok pontról történõ bõvítése. Erre példa lehet egy multinacionális vállalat rendelési rendszere. Olyan programok is futtathatók ilyen módon, amelyek erõforrásigénye nagyobb mint ami egy gépen rendelkezésre áll.
A jelenlegi egyik legizgalmasabb kibõvítés az, amikor a hálózati rendszert kommunikációs közegként használjuk. Ez azt jelenti, hogy a rendszer használói egymásnak üzeneteket, leveleket vagy egyéb információt tudnak küldeni. Jelenleg a számítástechnika fejlõdése ebbe az irányba mutat. A hálózati kapcsolatok egyre bõvülõ lehetõsége azt is lehetõvé teszi, hogy olyan számítógépeket készítsünk, amely a futtatandó programjait, adatait nem saját maga tárolja, hanem a hálózat valamelyik kiszolgáló gépén van elhelyezve. Ez a megoldás nagymértékben csökkenti egy számítógépben elhelyezett egységek számát, és ezért nagyon olcsó. Érdekes kérdés ennek, a két betûvel NC-nek nevezett (Network Computer) hálózati számítógépnek a jövõje.
2. Melyek a számítógépes hálózatok legfontosabb jellemzõi?
A számítógép-hálózatok alatt az egymással kapcsolatban lévõ önálló számítógépek rendszerét értjük.
erõforrások megosztása
teljesítmény egyenletesebb megosztása
nagyobb megbízhatóságú mûködés
költségmegtakarítás
adatbázisok elérése
hosztok
kommunikációs alhálózatok
csatornák
kapcsolóelemek
üzenetek(csomagok)
3. Mi az a hoszt?
Azokat a számítógépeket amelyeket egy számítógépes rendszerben összekötünk hosztoknak (host) nevezzük. Ezt magyarul gazdagépnek hívjuk, itt futnak a felhasználói programok, helyezkednek el az adatbázisok. Ezeket a gépeket kommunikációs alhálózatok kötik össze, amelyek feladata a hosztok közötti kommunikáció megvalósítása, azaz üzenetek továbbítása.
4. Magyarázza meg, hogy mit takar az IMP fogalma!
Általában ezek az alhálózatok két jól szétválasztható részbõl: az átvitelt biztosító vonalakból más néven csatornákból (ahol a bitek “áramlanak”, szokták még vonalnak, áramkörnek, vagy trönknek nevezni) és a kapcsolóelemekbõl állnak.
Ez utóbbi elterjedt neve IMP (Interface Message Processor) azaz interfész üzenet feldolgozó. Az IMP-ek vagy a hoszt részei (pl. hálózati kártya és a programja) de sokszor valójában speciális számítógépek, amelyek a vonalak kapcsolását végzik, az a bemenetükre jutó adatot valamelyik meghatározott kimenetre kapcsolják (pl. routerek, hálózati átjárók).
5. Az összeköttetés kialakítása alapján hogyan csoportosíthatjuk az alhálózatokat?
Az alhálózatokat alapvetõen két nagy csoportra oszthatjuk: két pont közötti, illetve közös csatornát használó alhálózatok.
6. Rajzolja fel a pont-pont kialakítás megoldási lehetõségeit!
7. Mi az a csoportcímzés?
Csoportcímzés (multicasting) segítségével több gépnek (csoportnak) szóló üzenetet csak egy példányban kell elküldeni.
8. Rajzolja fel az üzenetszórásos kialakítás megoldási lehetõségeit!
9. Mi a topográfia és a topológia közötti különbség?
A topográfia kifejezés arra utal hogy a hálózat fizikailag (és pl. a térképen) hogyan helyezkedik el, míg a topológia az összekapcsolás struktúráját jelenti.
10. Határozza meg a protokoll fogalmát!
A kommunikációnál használt szabályok és megállapodások összességét protokollnak (protocol) nevezzük.
11. Mik azok a hálózati rétegek?
A mai modern számítógép-hálózatok tervezését struktúrális módszerrel végzik, azaz a hálózat egyes részeit réteg-ekbe (layer) vagy más néven szint-ekbe (level) szervezik, amelyik mindegyike az elõzõre épül.
Hálózati kapcsolatnál az egyik gép k.-adik rétege a másik gép ugyanilyen szintû rétegével kommunikál. Ezt olyan módon teszi, hogy minden egyes réteg az alatta lévõ elhelyezkedõ rétegnek vezérlõinformációkat és adatokat ad át egészen a legalsó rétegig, ami már a kapcsolatot megvalósító fizikai közeghez kapcsolódik.
A szomszédos rétegek között egy réteginterfész húzódik, amely az alsóbb réteg által a felsõnek nyújtott elemi mûveleteket és szolgálatokat határozza meg. A legfontosabb, hogy ez az interfész minden réteg között tiszta legyen olyan értelemben, hogy az egyes rétegek egyértelmûen definiált funkcióhalmazból álljanak. Ez egyszerûvé teszi az adott réteg különbözõ megoldásainak a cseréjét, hiszen a megoldások az elõbbiek alapján ugyanazt a szolgáltatást nyújtják a felettük levõ rétegnek, segítve a nyílt rendszerek kialakítását.
12. Mi a hálózati architektúra?
A rétegek és protokollok halmazát nevezzük hálózati architektúrá-nak.
Az architektúra kialakításakor meg kell tervezni az egyes rétegeket a következõ elvek alapján:
minden rétegnek rendelkeznie kell a kapcsolat felépítését illetve annak lebontását biztosító eljárással,
döntést kell hozni az adatátvitel szabályairól: az átvitel egyirányú (szimplex), váltakozóan két irányú (fél duplex) vagy egyszerre két irányú (duplex) legyen.
milyen legyen a rendszerben a hibavédelem, hibajelzés,
hogyan oldható meg a gyors adók-lassú vevõk együttmûködése,
ha bizonyos okok miatt az üzenetek hossza korlátozott, és ezért a küldés elõtt szét kell darabolni, felmerül a kérdés, hogy hogyan biztosítható a helye összerakásuk,
az elõbbi esetben biztosított-e az üzenetek sorrendjének a helyessége,
nagyon sokszor ugyanazon a fizikai csatornán több párbeszéd zajlik. Hogyan kell ezt összekeveredés mentesen megoldani,
ha a cél és a forrás között több útvonal lehetséges, fontos a valamilyen szempontból optimális útvonal kiválasztása.
13. Adja meg a szimplex, félduplex és duplex átvitel meghatározását!
Szimplex átvitel esetén a csatornán áramló információ csak egy irányú lehet, mindig van adó és van vevõ a rendszerben, ezek szerepet nem cserélnek. Ilyen kommunikáció a szokásos rádió vagy TV adás (nem tudunk visszabeszélni...).
Fél duplex átvitel esetén a csatornán az információáramlás már kétirányú, felváltva történik, úgy hogy egyszerre mindig csak az egyik irány foglalja a csatornát. Ilyen átvitel valósul meg nagyon sok rádiós kapcsolatban (pl. CB rádió)
Duplex átvitel esetén egyidejû két irányban történõ átvitel valósul meg, hasonlóan az emberi beszélgetéshez, és technikai példaként a telefont említhetjük meg.
Megjegyzés: egyes terminológiák esetén szokásos a fentiekre a szimplex-duplex-full duplex elnevezéseket használni, ami elég zavaró az ugyanazon duplex szó eltérõ értelmezése miatt.
14. Miért fontos a hálózatok szabványosítása? Mik azok a de-jure és a de-facto szabványok?
A hálózatok kialakításában (de ez igaz minden mûszaki tudományra) alapvetõ szerepet játszik a szabványosítás. A szabványok központi szerepet játszanak a fejlõdésben, ez teszi a rendszereket nyíltakká, egységeit cserélhetõvé. Minden új dolog kialakulását megelõzi a kutatás, az ehhez kapcsolódó írásos és szóbeli információcserék (cikkek, konferenciák), majd az új dolgot gyártó rendszerek kialakítása.
Felmerül a kérdés, hogy mikor célszerû az új dolgokkal kapcsolatos információhalmazt a szabványok által meghatározott útra terelni.
Ha ez a kutatási szakaszban következik be, ez azt jelenti, hogy az esetleg a még nem alapos ismeretek miatt a szabvány nem lesz megfelelõ, mivel az új, késõbbi kutatási eredményeket már nem lehet beilleszteni, kedvezõ megoldásokat kell elhagyni.
Ha viszont túl késõn következik be a szabványosítás, akkor a gyakorlatban már számos egymástól eltérõ megoldás kerül megvalósításra, ami az ellenérdekek miatt nehézzé teszi az egységességet igénylõ szabványosítást.
Sajnos a mûszaki fejlõdés számos esete bizonyítja az állításunkat. Ezért a gyakorlatban a szabványok két családja létezik: a de-jure szabványok, amelyeket bizottságok deklarálnak, és hivatalos dokumentumokban rögzítenek és de-facto szabványok, amelyek elterjedését már egy-egy konkrét megoldás széleskörû használata biztosítja. Példa ez utóbbira a nyomtatók Centronics interfésze, vagy az IBM-PC-ben alkalmazott számos megoldás.
Természetesen számos esetben a de facto szabványokat célszerû utólagosan de jure szabványokká alakítani.
A számítógép-hálózatok esetében sem volt másképp. Megjelenésükkor néhány vezetõ cég termékeivel de-facto szabványokat teremtett, és a késõbbi ezeket figyelembe vevõ de-jure szabványosítási törekvések kompromisszumos megoldásokat eredményeztek, azaz adott mûszaki problémára több szabványos megoldás tettek szabványossá.
15. Fogalmazza meg az OSI-modell filozófiáját!
Az OSI az Open System Interconnect - nyílt rendszerek összekapcsolása kifejezés angol eredetijébõl alkotott betûszó. Nyílt rendszereknek az olyan rendszereket hívjuk, amelyek nyitottak a más rendszerekkel való kommunikációra. Az OSI modell hét rétegbõl áll, és a kialakításuknál a következõ elveket vették figyelembe:
minden réteg feladata jól definiált legyen, és ez a nemzetközileg elfogadott szabványok figyelembe vételével történjen,
a rétegek közötti információcsere minimalizálásával kell a rétegek határait megállapítani,
elegendõ számú réteget kell definiálni, hogy a különbözõ feladatok ne kerüljenek feleslegesen egy rétegbe.
16. Milyen rétegekbõl épül fel az OSI modell?
A modell alsó három rétege a hálózattól függ, míg a felsõ négy réteg mindig alkalmazásfüggõ, és mindig az alkalmazást futtató hosztokban történik a megvalósításuk (implementálásuk).
Fizikai réteg (physical layer)
Adatkapcsolati réteg (data link layer)
Hálózati réteg (network layer)
Szállítási réteg (transport layer)
Együttmûködési réteg (session layer)
Megjelenítési réteg (presentation layer)
Alkalmazási réteg (application layer)
17. Mi a fizikai réteg feladata?
Valójában ezen a rétegen zajlik a tényleges fizikai kommunikáció. Biteket juttat a kommunikációs csatornára, olyan módon, hogy az adó oldali bitet a vevõ is helyesen értelmezze ( a 0-át 0-nak, az 1-et, 1-nek). A fizikai közeg, és az információ tényleges megjelenési formája igen változó lehet: pl. elektromos vezeték esetén, a rajta lévõ feszültség értéke, vagy a feszültség változásának iránya. Információhordozó és közeg más és más lehet még: fénykábel, rádióhullám, stb. Itt kell azt is meghatározni, hogy mennyi legyen egy bit átvitelének idõtartama, egy vagy kétirányú kapcsolat. A kétirányú kapcsolat egyszerre történhet-e? Hogyan épüljön fel egy kapcsolat és hogyan szûnjön meg. Milyen legyen az alkalmazott csatlakozó fizikai, mechanikai kialakítása?
18. Mi az adatkapcsolati réteg szerepe?
Feladata az adatok megbízható továbbítása az adó és fogadó között. Ez általában úgy történik, hogy az átviendõ adatokat (amelyek általában bitcsoportba kódolt formában - pl. bájtokban jelennek meg ) adatkeretekké (data frame) tördeli, ellátja kiegészítõ cím, egyéb és ellenõrzõ információval, ezeket sorrendhelyesen továbbítja, majd a vevõ által visszaküldött nyugtakereteket (acknowledgement frame) véve ezeket feldolgozza.
Az elsõ pillanatban egyszerûnek és teljesnek tekinthetõ megoldást a gyakorlatban számos kialakuló esemény kezelésével is ki kell egészíteni. Hogyan jelezzük a keretek kezdetét és a végét? Mi történjék akkor ha egy keret elveszik? Mi történjék akkor ha a nyugtakeret vész el? Ilyenkor, ha az adó újra adja, kettõzött keretek jelennek meg a rendszerben. Mi legyen akkor, ha az adó adási sebessége jelentõsen nagyobb, mint a vevõké?
Ha a csatorna kétirányú adatátvitelre használt, felmerülhet problémaként, hogy mennyire legyen szimmetrikus a két különbözõ irányban történõ adatátvitel, és ezt milyen megoldással lehet biztosítani azt, hogy az egyik irányú átvitel ne kerüljön túlsúlyba.
19. Mit biztosít a hálózati réteg?
Lényegében a kommunikációs alhálózatok mûködését vezérli. Nagyobb hálózatok esetén a keretek vevõtõl a célba juttatása elvileg több útvonalon is lehetséges, feladat a bizonyos szempontból optimális útvonalnak a kiválasztása. Ez a tevékenység az útvonalválasztás (routing), és több megoldása lehetséges:
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 vevõ alternatív útvonalválasztás lehetséges.
Itt kell megoldani a túl sok csomag hálózatban való tartózkodása okozta torlódást, valamint különbözõ (heterogén) hálózatok összekapcsolását.
20. Milyen célokat valósít meg a szállítási réteg?
Feladata a hosztok közötti átvitel megvalósítása. A kapott adatokat szükség esetén kisebb darabokra vágja, átadja a hálózati rétegnek. Fontos része a címzések kezelése. Egy viszonyréteg által igényelt összeköttetési kérés általában egy hálózati összeköttetést hoz létre, ha azonban nagyobb hálózati sebesség szükséges akkor több hálózati kapcsolatot is igénybe vehet. Fordítva, ha kisebb átviteli sebesség is elegendõ, akkor egy hálózati összeköttetést lehet felhasználni több viszonyréteg kapcsolat lebonyolítására. Ezt a szállítási rétegnek a felsõbb rétegek felé nem érzékelhetõ módon kell megvalósítania. További feladatai: Több üzenetfolyam egyetlen csatornára nyalábolása, illetve forrás-cél összeköttetések létrehozása a névadási mechanizmus felhasználásával.
21. Mire használják az együttmûködési rétegeket?
Más néven: viszony réteg. A különbözõ gépek felhasználói viszonyt létesítenek egymással, például bejelentkezés egy távoli operációs rendszerbe, állománytovábbítás két gép között. Átvitt adatfolyamokba szinkronizációs ellenõrzési pontok beiktatása. Ez azt biztosítja, hogy hosszú átvitt adatfolyam átvitele alatt bekövetkezõ hiba esetén elegendõ az utolsó ellenõrzési ponttól ismételni az elvesztett adatokat.
22. Milyen feladatokat lát el a megjelenítési réteg?
A feladata az adatok egységes kezelése. A legtöbb alkalmazói program nem egy csupán egy bitfolyamot, hanem neveket, dátumokat, szövegeket küld. Ezeket általában adatstruktúrákban ábrázolják. A kódolás sem minden esetben egységes, pl. a karakterek kódolására az ASCII mellett az EBCDIC kód is használt. Más lehet egy több bájtos kód esetén az egyes bájtok sorrendje. Ezért egységes, absztrakt adatstruktúrákat kell kialakítani, amelyek kezelését a megjelenítési réteg végzi. További, e réteg által kezelt vonatkozások: az adattömörítés, illetve az átvitt adatok titkosítása.
23. Ismertesse az alkalmazási réteg szerepét az OSI modellben!
Mivel ez kapcsolódik legszorosabban a felhasználóhoz, itt kell a hálózati felhasználói kapcsolatok megoldásait megvalósítani. Mivel számos termináltípust használnak a hálózati kapcsolatokban, amelyek természetesen kisebb-nagyobb mértékben egymástól eltérnek, ezért egy hálózati virtuális terminált definiálnak, és a programokat úgy írják meg, hogy ezt tudja kezelni. A különbözõ típusú terminálok kezelését ezek után egy olyan kis — a valódi és e hálózati absztrakt terminál közötti megfeleltetését végzõ — programrészlet végzi. Másik tipikus, e réteg által megvalósítandó feladat a fájlok átvitelekor az eltérõ névkonvenciók kezelése, az elektronikus levelezés, és mindazon feladat, amit internet szolgáltatásként ismerünk.
24. Mi az az entitás?
Minden rétegben vannak aktív, mûködõ elemek ún. funkcionális elem-ek (más, elterjedt néven: entititás-ok), amelyek a rétegtõl várt funkciókat megvalósítják. Ez lehet egy program, vagy egy hardver elem (pl. egy be-kimeneti áramkör).
25. Határozza meg a rétegszolgálat fogalmát!
A rétegek közötti kommunikáció ún. szolgálatok segítségével valósul meg. A szolgálatok a rétegek ki/bemeneti pontján ún. SAP-ján (Sevice Access Point) keresztül érhetõk el.
Általánosan fogalmazva az N+1 rétegbeli entitás (funkcionális elem) kapcsolati adatelemet (IDU-t) küld a SAP-on keresztül az N rétegben lévõ entitásnak.
A kommunikációt biztosító szolgálatoknak alapvetõen két különbözõ típusa lehetséges: az összeköttetés alapú és az összeköttetés mentes szolgálat.
26. Mi az a SAP? Hol helyezkedik el?
A szolgálatok a rétegek ki/bemeneti pontján ún. SAP-ján (Sevice Access Point) keresztül érhetõk el. Ezek mindig két szomszédos réteg között találhatók. Lényegében a két réteg közötti kommunikáció ténylegesen ezeken a pontokon keresztül valósul meg. Például egy telefonrendszerben a SAP telefon fali csatlakozója, és a SAP címe az a telefonszám, amelyen keresztül a csatlakozóba dugott telefon hívható.
27. Milyen részekbõl áll egy kapcsolati adatelem?
Az IDU két részbõl, a vezérlõinformációból (ICI) és az adatelembõl (SDU) áll. Az ICI csak az interfész megfelelõ mûködéséhez szükséges, a tényleges információt az SDU hordozza. Elképzelhetõ, hogy az adatelemet a N.-edik rétegbeli entitás még szétdarabolja és független protokoll-adatelemként küldi tovább. A szállítási, viszony és alkalmazási protokoll adategységekre (PDU-kra) rendre TPDU, (T=Transport), SPDU (S=Session), és APDU (A=Application) néven hivatkoznak.
28. Ismertesse az összeköttetés alapú szolgálat lényegét! Milyen részekbõl áll a folyamat? Mikor célszerû alkalmazni?
A lényegét a telefonrendszer segítségével érthetjük meg. Ha valakivel beszélni akarunk akkor felemeljük a kagylót, a tárcsázás segítségével a telefonközponton keresztül kapcsolatot létesítünk (azaz felépítjük az összeköttetést) információt cserélünk (azaz használjuk) majd a beszélgetés végeztével letesszük a kagylót (vagyis bontjuk a kapcsolatot). Tehát a folyamat a kapcsolat felépítése, használata, majd bontása, és az információ átvitel sorrendjét szigorúan az adó határozza meg. Ez azt jelenti, hogy amilyen sorrendben küldjük az információt, a vevõ pontosan ebben a sorrendben kapja meg. Az összeköttetés kialakítása idõt vesz igénybe, így sok esetben csak akkor célszerû alkalmazni ha nagyobb mennyiségû információt akarunk átvinni.
29. Ismertesse az összeköttetés mentes szolgálat lényegét! Milyen részekbõl áll a folyamat? Mikor célszerû alkalmazni?
Az információ ilyenkor az adó és a vevõ között a vevõ címét is tartalmazó információrészek (csomagok) segítségével kerül átvitelre, a levélkézbesítõ rendszer mûködéséhez hasonlító módon. Ilyenkor elképzelhetõ, hogy a részekre bontott információt a vevõ nem az adó által küldött sorrendben kapja meg, felmerül a csomagok helyes sorrendben történõ összerakásának a szükségessége is.
Melyik a jobb megoldás? — kérdezhetnénk. Mindkét megoldást annak megbízhatóságával minõsíthetünk, ami azt jelenti, hogy az átvitel során nem vesztünk adatot. A megbízhatóság megvalósításának az a módja, hogy a vevõ az információvétel tényét visszajelzi a küldõnek, azaz nyugtázza (nyugtát küld).
Ez természetesen nem minden esetben engedhetõ meg (például digitális hang- vagy képátvitel esetén), hiszen a nyugtázási megoldás késleltetést és külön adminisztrációt igényel.
A gyakorlatban a megbízhatatlan (azaz nem nyugtázott) összeköttetés mentes szolgálatot datagram szolgálatnak (datagram service) nevezik. A megbízható összeköttetés mentes szolgálat neve: nyugtázott datagram szolgálat (acknowledged datagram service).
Természetesen összeköttetés alapú szolgálatok esetén is megkülönböztethetünk megbízható és a nyugtázást nélkülözõ megbízhatatlan szolgálatokat.
30. Mit jelent egy szolgálat megbízhatósága?
Azt jelenti, hogy az átvitel során nem vesztünk adatot. A megbízhatóság megvalósításának az a módja, hogy a vevõ az információvétel tényét visszajelzi a küldõnek, azaz nyugtázza (nyugtát küld).
Ez természetesen nem minden esetben engedhetõ meg (például digitális hang- vagy képátvitel esetén), hiszen a nyugtázási megoldás késleltetést és külön adminisztrációt igényel.
A gyakorlatban a megbízhatatlan (azaz nem nyugtázott) összeköttetés mentes szolgálatot datagram szolgálatnak (datagram service) nevezik. A megbízható összeköttetés mentes szolgálat neve: nyugtázott datagram szolgálat (acknowledged datagram service).
Természetesen összeköttetés alapú szolgálatok esetén is megkülönböztethetünk megbízható és a nyugtázást nélkülözõ megbízhatatlan szolgálatokat.
31. Mik azok a szolgálati primitívek? Milyen primitívosztályokat defináltak az OSI modellben?
Egy szolgálatot bizonyos alapmûveletek (primitívek) segítségével írhatunk le. Ezekkel definiáljuk, hogy egy szolgálat milyen tevékenységet végez el, és milyen jelzést ad tovább egy másik primitívnek. Az OSI modellben a primitívek négy osztálya lehetséges:
Primitív
Mit csinál
Kérés
Valamilyen tevékenység végrehajtásának kérése
Bejelentés
Információ adás eseményrõl
Válasz
Egy eseményre való válaszadás
Megerõsítés
A kérést kérõ informálása
2. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 1 - 12
Mi a sávszélesség és az adatátviteli sebesség?
Magyarázza meg a baud és bit/s mennyiségek közötti különbséget!
Milyen vonalmegosztási módszereket ismer? Hogyan történhet több csatorna átvitele egy vonalon? Mi a multiplexelés?
Ismertesse a frekvenciaosztásos multiplexelés módszerét!
Ismertesse a szinkron idõosztásos multiplexelés módszerét! Mi az a PCM?
Ismertesse a vonalkapcsolás elvét!
Mutassa be az üzenet és csomagkapcsolást! Mi köztük az alapvetõ különbség?
Melyek a fizikailag összekötött és össze nem kötött kapcsolatok jellemzõi, elõnyei, hátrányai?
Ismertesse a csavart érpáras összeköttetés jellemzõit! Milyen kategóriái vannak?
Ismertesse a koaxiális kábelt használó összeköttetés jellemzõit! Hogyan jellemezné az alapsávú és szélessávú kábeleket?
Ismertesse az üvegszálas (optikai) kábelt használó összeköttetés jellemzõit! Mit jelentenek a egymódusú, (monomódusú) illetve többmódusú (multimódusú) fogalmak?
Milyen optikai kábel illesztõ egységeket ismer? Jellemezze ezeket!
1. Mi a sávszélesség és az adatátviteli sebesség?
A sávszélesség analóg rendszerek esetén használt fogalom: egy adott analóg jel maximális és minimális frekvenciájának a különbségét értjük alatta.
Például az emberi beszéd alsó frekvenciája 300Hz, a felsõ frekvenciája 3300 Hz, így a sávszélessége: 3400-300=3.1 kHz
Digitális hálózatokat az adatátviteli sebességükkel: az idõegység alatt átvitt bitek számával jellemezhetjük. Ezt célszerû bit/s-ban mérni. Az átvitelt jellemezhetjük a felhasznált jel értékében 1 másodperc alatt bekövetkezett változások számával is, amit jelzési sebességnek, vagy közismert néven baud-nak nevezünk.
2. Magyarázza meg a baud és bit/s mennyiségek közötti különbséget!
Digitális hálózatokat az adatátviteli sebességükkel: az idõegység alatt átvitt bitek számával jellemezhetjük. Ezt célszerû bit/s-ban mérni. Az átvitelt jellemezhetjük a felhasznált jel értékében 1 másodperc alatt bekövetkezett változások számával is, amit jelzési sebességnek, vagy közismert néven baud-nak nevezünk.
1 baud = log2 P [bit/s], ahol P a kódolásban használt jelszintek száma.
Például olyan átvitelnél ahol ezt kétállapotú jelekkel valósítjuk meg, ott a baud és a bit/s azonos számértéket adnak, de ha a jelet négy szint felhasználásával visszük át, ott a baud számértéke már csak fele a bit/s-ban megadott valós adatátviteli sebességnek. Ezért mindig gondosan, ne egymás szinonimájaként használjuk a baud és bit/s mértékegységeket!
3. Milyen vonalmegosztási módszereket ismer? Hogyan történhet több csatorna átvitele egy vonalon? Mi a multiplexelés?
A következõk megértéséhez meg kell különböztetnünk a csatornákat, amelyeken az információcsere történik, és a felhasznált, tényleges, fizikailag létezõ összeköttetéseket biztosító vonalakat. A csatornák amelyeken az üzenetek áramlanak, igen jelentõs költséggel megépített és üzemeltetett összeköttetéseken (vezeték, rádióhullám) keresztül valósulnak meg. Ezért nem célszerû, ha egy kommunikációs csatorna számára kisajátítunk egy vonalat, mert nagyon sok esetben a kommunikáció jellegébõl fakadóan nincs folyamatos információcsere rajta, azaz a legtöbb kapcsolatban a vonalhasználat idõszakosan jelentkezik. Mivel az ADÓ és VEVÕ oldal számára csak a végeredmény, az információ a fontos, ezért több csatorna is kialakítható egy vonalon, amelynek megvalósítására több lehetõség van.
Az egyik megoldás az, mikor a fizikai közeget osztjuk meg több csatorna között. Ezt az adott vonal felosztását csatornákra több adó, illetve vevõ között multiplexelés-nek nevezzük. A multiplexelés olyan eljárás, amelynek során egy adatvonalat elõre meghatározott, rögzített módszer szerint osztunk fel elemi adatcsatornákra. Minden bemenõ elemi csatornához egy kimenõ csatorna is tartozik, ezért a multiplexelés nem okoz csatorna-foglaltságot. Ezek a frekvenciaosztásos és az idõosztásos multiplexelési módszerek, illetve ezek kombinációja.
A másik lehetõség a vonalak maximális kihasználására, az átviendõ információ kisebb adagokra bontása. A vonalon egymás után történik ezek átvitele, majd a darabokból az összerakásuk. Ez az ADÓ és a VEVÕ számára folyamatos összeköttetés látszatát kelti. Ezek az üzenet és csomagkapcsolási módszerek.
A harmadik lehetõségként az adatvezetékeket nem egy ADÓ-hoz és egy VEVÕ-höz rendeljük, hanem a kommunikáció szükséglete szerint kapják meg a felek. Ennél a vonalkapcsolás-nak hívott módszernél a kapcsolat a kommunikáció részeként jön létre, és a kommunikáció befejezésekor szûnik meg
Jelenleg az analóg átviteli vonalakat felváltották a digitális átviteli utak. Ez azt jelenti, hogy szükségtelenné váltak a közbensõ analóg-digitál és digitál-analóg átalakítók. Ezt azt is jelentette, hogy a frekvencia osztásos multiplexelést az idõosztásos multiplexelés váltotta fel. Míg a beszéd analóg átviteléhez 300-3400 Hz-es sávszélesség elegendõ, ugyanezen beszéd digitális átvitele 64 kbit/s-os adatátviteli sebességet igényel.
4. Ismertesse a frekvenciaosztásos multiplexelés módszerét!
Frekvencia osztásos multiplexelés (FDM - Frequency-Division Multiplexing) üzemmódban elsõsorban a távbeszélõ-hálózatok vivõfrekvenciás rendszereinek szélessávú fõvonalait használják. A széles frekvenciasávban idõben is egyszerre haladnak a különbözõ vivõfrekvenciákra ültetett jelek. A módszer alapelve azon a tényen alakul, hogy szinuszos hullámok összegébõl bármelyik összetevõ egy megfelelõ szûrõvel leválasztható. Az adó oldalon a csatornák jeleit egy-egy vivõfrekvenciára ültetik (a vivõfrekvenciát a jelekkel modulálják), ezeket összegzik, az összegzett jelet átviszik a vevõ oldalra, és ott ezeket szûrõkkel választják szét.
Az egyes elemi vivõfrekvencia-tartományok között elválasztó frekvenciarésre van szükség, mivel a különbözõ jeleket szétválasztó szûrõk meredeksége véges. A frekvenciarések jelentõsen csökkentik a fõvonal sávszélességének kihasználhatóságát. Ráadásul az éppen nem dolgozó berendezésekhez rendelt frekvenciasávok is kihasználatlanok.
A sávszélességet általában az ekvivalens 4 kHz-es beszédcsatornák számával adjuk meg.
Tizenkét beszédcsatornát távbeszélõcsoportba fognak össze, amely nemzetközileg a 60-108 kHz-es frekvenciatartományban fekszik. Öt távbeszélõcsoport egy távbeszélõ fõcsoportot alkot, ez 240 kHz sávszélességû. Tíz fõcsoportból jön létre egy 2.4 MHz sávszélességû bázis-mestercsoport. Ezeket is 3-as vagy 6-os mestercsoportokba lehet foglalni.
A frekvenciaosztás elõnye, hogy a vonalak tetszõleges helyen megcsapolhatók, az egyes alcsatornák egymástól földrajzilag eltolva kezdõdhetnek és végzõdhetnek, a csoportba fogott jeleknek nem szükséges kis körzetben elhelyezkedõ adatállomásokhoz tartozni.
Természetesen a multiplexelt vonal minden egyes megcsapolásánál külön demultiplexer szükséges. A frekvencia-multiplexer általában a modem funkcióit is ellátja, ezért a külön modemek megtakaríthatók.
A fenti összefoglalóból az is nyilvánvaló, hogy ez a módszer nem igazán alkalmas számítógépek közötti információátvitelre, a csatornák emberi beszédre alapozott sávszélessége miatt.
5. Ismertesse a szinkron idõosztásos multiplexelés módszerét! Mi az a PCM?
Digitális átvitelnél az idõ-multiplex (STDM - Synchronous Time-Division Multiplexing) berendezések a nagyobb sávszélességû adatvonalat idõben osztják fel több, elemi adatcsatornára.
Minden elemi adatcsatorna egy-egy idõszeletet kap. A fõvonal két végén elhelyezkedõ vonali multiplexerek elõre meghatározott idõben, periodikusan, egymással szinkronban mûködve összekapcsolják egy-egy rövid idõre — néha egyetlen bit, legtöbbször egyetlen karakter vagy bájt, esetleg néhány bájt átviteli idejére — az összetartozó be-, illetve kifutó vonalakat.
Néha a nagy sebességû fõvonal közvetlenül a feldolgozó számítógéphez (illetve annak adatátviteli vezérlõ egységéhez) csatlakozik és a demultiplexelés feladatát a számítógép látja el. Bármilyen típusú is az átvitel és bármekkora a multiplexelt információ-egység, szükség van arra, hogy a vonal két végén elhelyezett multiplexerek szinkronizmusát biztosító periodikus jeleket is elhelyezzük az információ-egységek között. Ezek a szinkronjelek csökkentik a fõvonal kihasználhatóságát. A frekvenciaosztással és idõosztással mûködõ multiplexerek egyaránt akkor felelnek meg jól rendeltetésüknek, ha jelenlétük nem befolyásolja az adatkapcsolat szintû vezérlést.
A mintavételezés (mivel a telefon sávszélessége 300...3400 Hz, és a Nyquist elv alapján, a maximális frekvencia legalább kétszeresével kell mintavételezni) szokásos értéke fv=8000Hz, illetve a periódusidõ T = 125 µ sec. A mintavétel 8 bites felbontással történik azaz 256 lépcsõbõl áll és logaritmikus léptéket használnak. Ennek az az oka, hogy az emberi fül is ilyen: tízszeres hangnyomást hallunk kétszer erõsebbnek.
A PCM átvitelben mivel minden impulzushoz n = 8 bit tartozik, az átviteli sebesség 8*8000 = 64 kbit/s. Multiplexelés esetén a CCITT szerint az ún. primer csoport N = 32 csatornával. Az átviteli sebesség: N*n* fminta = 32*8*8000 = 2048 kbit/s.
Egy csatornára jutó idõrés Tir = T/32 = 3.9 µ sec, és mivel 8 bitet tartalmaz, egy bit idõtartama Tir/8 = 488 nsec. Az egység amelyen belül minden csatorna átvitelre kerül, a multikeret. Természetesen ez a rendszer már más jellegû digitális információ átvitelére is alkalmas.
A digitális multiplexelés ezen szintjét Európában E1-el jelölik és 32*64 kbit/s-os csatornából áll, 2048 kbit/s adatátviteli sebességû. Az USA-ban ennek megfelel a T1-el jelölt kialakítás, amely 24*64 kbit/s-os csatornából áll, és ez 1544 kbit/s adatátviteli sebességû.
6. Ismertesse a vonalkapcsolás elvét!
Az ADÓ és a VEVÕ közti összekötetés megteremtésére ki kell alakítani azt az útvonalat, amelyeknek részei kapcsolóközpontokon keresztül vannak összekötve. Elsõ lépésben fizikai kapcsolat létesül az ADÓ és VEVÕ között, ami az összeköttetés idejére áll fenn. Az összeköttetésen keresztül megvalósul az adatátvitel, majd annak befejeztével a kapcsolat lebomlik.
A folyamatot a távbeszélõ technikában hívásnak nevezik. Fontos tény, hogy az információátvitelt meg kell hogy elõzze a híváskérés hatására létrejövõ összeköttetés. Elõnye a tényleges fizikai összeköttetés létrehozása. Ezek után a két állomás úgy képes kommunikálni, mintha pont-pont összeköttetés valósult volna meg közöttük.
Vonalkapcsolás elve
Ilyenkor az adatok késleltetését már csak az elektromágneses jel terjedési ideje határozza meg, amely kb. 6 msec 1000 km-enként. Hátránya a kapcsolat létrehozásához szükséges sokszor jelentõs idõtartam, és az, hogy ilyenkor a csatorna mégis kisajátítja a vonalat.
Ha a csatorna nem teljes kapacitással üzemel (telefonnál: hosszú csend), akkor ez a vonal kihasználtságát rontja.
7. Mutassa be az üzenet és csomagkapcsolást! Mi köztük az alapvetõ különbség?
Ilyenkor nincs elõre kiépített út az ADÓ és a VEVÕ között. Az ADÓ az elküldendõ adatblokkját elküldi az elsõ IMP-nek, az pedig továbbküldi a következõnek, egészen a VEVÕ hoszt-hoz kapcsolódó IMP-ig. Az ilyen hálózatok a tárol és továbbít (store and forward) hálózatok. Az üzenetkapcsolás esetén nincs az adatblokk méretére korlátozás, ami nagy tárolókapacitású fogadó és továbbító IMP-ket igényel.
Üzenetkapcsolás elve
Másik hátránya az, hogy egy nagy üzenet akár percekre lefoglalhatja a közremûködõ IMP-ket és a köztük lévõ átviteli csatornát. Ezért gyakrabban használatos (számítógépes hálózatoknál csaknem kizárólagosan használt) az a módszer, mikor az átviendõ adatblokk méretét korlátozzuk, és csomagokká bontjuk.
Csomagkapcsolás elve
A csomagkapcsoló hálózatok hatékonyan alkalmazhatók interaktív forgalom (ember-gép kapcsolat) kezelésére is mivel biztosítják hogy bármelyik felhasználó csupán néhány ezredmásodpercre sajátíthat ki egy vonalat.
A csomagkapcsolás nagyon hatékonyan képes a vonalak kihasználására, mivel adott két pont között összeköttetést több irányból érkezõ és továbbhaladó csomag is használja. Másrészrõl fennáll annak a veszélye, hogy a bemenõ adatforgalom csomagjai úgy elárasztanak egy IMP-t, hogy korlátozott tárolókapacitása miatt csomagokat veszít. Míg vonalkapcsolás esetén az üzenet lényegében egyben kerül átvitelre, csomagkapcsoláskor a csomagok sorrendje megváltozhat, és a sorrendhelyes összerakásukról is gondoskodni kell.
8. Melyek a fizikailag összekötött és össze nem kötött kapcsolatok jellemzõi, elõnyei, hátrányai?
A számítógép-hálózatok vonatkozásában az összekötõ átviteli közeg természetétõl függõen megkülönböztetünk fizikailag összekötött (bounded) és nem összekötött (unbounded) kapcsolatokat. Az elõbbihez tartoznak az elektromos jelvezetékek, az optikai kábel, míg az utóbbira jó példa a rádióhullám, (mikrohullámú) illetve az infravörös illetve lézeres összeköttetés. Mindegyiknek van elõnye és hátránya:
a fizikailag nem összekötött rendszerek mozgékonyak, könnyen áthelyezhetõk, a hosszú kábelcsatornák helyett elég egy két antennaoszlopot kialakítani, de mivel a jel a széles környezetben terjed, az adatbiztonságra fokozottan kell ügyelni a lehallgatás könnyebb kivitelezhetõsége miatt.
a vezetékes rendszerek lehallgatás ellen védettebbek, kisebb távolságokon olcsóbbak lehetnek a telepítési költségei, de a kapcsolódó eszközök sokkal nehezebben helyezhetõk át.
A jelenlegi a hálózatokat fokozottabban használó világban a fentieket mind mérlegelni kell, és ha már egy meglévõ infrastruktúrát kell hálózati kapcsolatokkal kiegészíteni, sokszor csak a nem fizikailag összekötött megoldások jöhetnek szóba, hiszen egy forgalmas fõút két oldalának összekötése — ha nincsenek kábelalagutak — kábelekkel szinte lehetetlen. Azt is tényként kell leszögezni, hogy a meglévõ távbeszélõ rendszerek nagy része majdnem kizárólag vezetékes kialakítású, és ezek felhasználása adja az összeköttetés mikéntjét.
Bár vezetékes összeköttetésnél független vezetékekbõl kialakított huzal-párok használata is elképzelhetõ, de igen rossz csillapítási és zajfelvevõ tulajdonságai miatt ezt a gyakorlatban csak kisebb távolságokra használják (pl. telefonvezetékek). Gyorsabb jelváltozásoknál az ilyen vezetékpár antennaként jeleket sugároz a környezetébe. A probléma megoldására a gyakorlatban két kialakítást használnak: a csavart érpárt, illetve az árnyékolt (koax) kábeles megoldást.
9. Ismertesse a csavart érpáras összeköttetés jellemzõit! Milyen kategóriái vannak?
A csavart, vagy más néven sodrott érpár (Unshielded Twisted Pair = UTP) két szigetelt, egymásra spirálisan felcsavart rézvezeték. Ha ezt a sodrott érpárat kívülrõl egy árnyékoló fémszövet burokkal is körbevesszük, akkor árnyékolt sodrott érpárról (Shielded Twisted Pair = STP) beszélünk. A csavarás a két ér egymásra hatását küszöböli ki, jelkisugárzás nem lép fel. Általában több csavart érpárt fognak össze közös védõburkolatban. Pontosan a sodrás biztosítja, hogy a szomszédos vezeték-párok jelei ne hassanak egymásra (ne legyen interferencia). Az épületekben lévõ telefon hálózatoknál is csavart érpárokat használnak. A felhasználásuk számítógép-hálózatoknál is ebbõl a ténybõl indult ki: ezek a vezetékek már rendelkezésre állnak, nem kell új vezetékeket kihúzni a munkahelyekhez.
Ma már akár 100 Mbit/s adatátviteli sebességet is lehet ilyen típusú vezetékezéssel biztosítani. Alkalmasak mind analóg mind digitális jelátvitelre is, áruk viszonylag alacsony. A zavarokkal szemben való érzékenységük tovább növelhetõ, ha árnyékolást alkalmazunk a csavart érpár körül. Az UTP kábelek minõsége a telefonvonalakra használtaktól a nagysebességû adatátviteli kábelekig változik. Általában egy kábel négy csavart érpárt tartalmaz közös védõburkolatban. Minden érpár eltérõ számú csavarást tartalmaz méterenként, a köztük lévõ áthallás csökkentése miatt. Szabványos osztályozásuk:
Típus
Használati hely
1. kategória
hangminõség (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)
A kategóriák közötti egyetlen lényeges különbség a csavarás sûrûsége. Minél sûrûbb a csavarás, annál nagyobb az adatátviteli sebesség (és a méterenkénti ár...). Az UTP kábeleknél általában az RJ-45 típusjelû telefoncsatlakozót használják a csatlakoztatásra.
Ethernet hálózatokban 3.-5. kategóriájú kábeleket 10BaseT néven specifikálták.
10. Ismertesse a koaxiális kábelt használó összeköttetés jellemzõit! Hogyan jellemezné az alapsávú és szélessávú kábeleket?
Koaxiális kábel felépítése
A másik vezeték kialakítási megoldás a koaxiális kábelek használata. 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 idõbõl származott, amikor telefonbeszélgetésekre alkalmazták a kábeleket, és itt a sávszélesség az érthetõ emberi hangnak megfelelõ kb. 0-4 kHz volt. A televíziós rendszerek megjelenésével a tv jelek átviteléhez jelentõsen nagyobb sávszélesség kellett, ezeket a szélessávú kábelekkel oldották meg.
A koaxiális kábelek három igen lényeges jellemzõje van: a hullámellenállása (Z0), a hosszegységre esõ késleltetési ideje és a hosszegységre esõ csillapítása.
A leggyakrabban az 50 O és 75 O hullámellenállású kábelt használnak: az 50 O -ost alapsávú, a 75 O -ost szélessávú hálózatokban. Ez utóbbival azonban alapsávúként is találkozhatunk, fõként akkor, ha a hálózat alapsávúként és szélessávúként egyaránt mûködhet.
A késleltetési idõ a kábel szigetelésének permittivitásától (dielektromos állandójától) függ. A hálózatok mûködése szempontjából a nagy késleltetési idõ hátrányos, ezért csökkentésére törekednek. Igyekeznek minél kisebb permittivitású szigetelõanyagot alkalmazni, de ezen túl ezt még az anyag szerkezetének lyukacsossá tételével tovább csökkenthetõ.
A kábel okozta veszteség az ohmos komponensekbõl, a dielektrikumban keletkezõ és a sugárzás okozta veszteségekbõl tevõdik össze. A frekvencia növekedésével a bõrhatás is jelentkezik. A tömör központi huzallal készülõ kábel késleltetése és csillapítása kisebb, mint a több összesodrott fémszálat alkalmazóé (ha egyébként minden más változatlan). A tömör huzalú kábel viszont merevebb, mint a sodrott változat. Az egyszeres árnyékoló harisnya nem fed tökéletesen, nem véd teljesen a környezet zavaraitól, ezért kettõs árnyékoló harisnyát vagy egyszeres és kétszeres alumíniumfólia árnyékolást használnak olyan kábelekben, amelyeket zavarokkal erõsen terhelt környezetben alkalmaznak.
11. Ismertesse az üvegszálas (optikai) kábelt használó összeköttetés jellemzõit! Mit jelentenek a egymódusú, (monomódusú) illetve többmódusú (multimódusú) fogalmak?
A jelenlegi legkorszerûbb vezetékes adatátviteli módszer, az üvegszál technológia alkalmazása. Az információ fényimpulzusok formájában terjed egy fényvezetõ közegben, praktikusan egy üvegszálon. Az átvitel három elem segítségével valósul meg: fényforrás - átviteli közeg - fényérzékelõ.
A fényforrás egy LED dióda, vagy lézerdióda. Ezek a fényimpulzusokat a rajtuk átfolyó áram hatására generálják.
A fényérzékelõ egy fotótranzisztor vagy fotodióda, amelyek vezetési képessége a rájuk esõ fény hatására megváltozik. Az átviteli közeg egyik oldalára fényforrást kapcsolva a közeg másik oldalán elhelyezett fényérzékelõ a fényforrás jeleinek megfelelõen változtatja az vezetõképességét. Az elektronikában használt optikai kapu mûködése jól illusztrálja a mûködési elvet: A fotodiódára az RD ellenálláson keresztül kapcsolt pozitív feszültség a diódát nyitja, az átfolyó áram hatására fényt bocsát ki. Az átviteli közegen (ami esetünkben egy átlátszó mûanyag) a fény átjutva az FT tranzisztort kinyitja és a felsõ pontjának feszültsége közel nulla lesz.
Optikai adatátvitel alapelve
Az, hogy ez a módszer nagyobb távolságokon is mûködjön átviteli közegként vékony üvegszálat kell alkalmazni és a fényveszteségeket minimálisra kell csökkenteni.
Fényveszteség három részbõl áll: a két közeg határán bekövetkezõ visszaverõdés (reflexió), a közegben létrejövõ csillapítás és a közegek határfelületén átlépõ fénysugarak. Az elsõ hatás a határfelületek gondos összeillesztésével minimálisra csökkenhetõ. Döntõ jelentõségû az a tény, hogy a csillapítás nem az üveg alapvetõ tulajdonsága, hanem azt az üvegben lévõ szennyezõdések okozzák. A csillapítás megfelelõ anyagválasztással minimalizálható.
A közeg határfelületén való átlépés megakadályozására a megoldás az optikában jól ismert teljes visszaverõdés jelensége. Ha a közeg határfelületére érkezõ fénysugár beesési szöge elér egy kritikus értéket, akkor a fénysugár már nem lép ki a levegõbe, hanem visszaverõdik az üvegbe. Az üvegszálban az adóból kibocsátott számos fénysugár fog ide-oda verõdni, az ilyen optikai szálakat többmódusú üvegszálnak (multimode fiber) nevezik.
Teljes visszaverõdés az üvegszálban
Ha azonban a szál átmérõjét a fény hullámhosszára csökkentjük, akkor a fénysugár már verõdés nélkül terjed. Ez az egymódusú üvegszál (single (mono) mode fiber). ADÓ-ként ilyenkor lézerdiódát kell alkalmazni, de sokkal hatékonyabb, nagyobb távolságú összeköttetés alakítható ki segítségével.
Jelenleg a nagytávolságú összeköttetésben általában 0.2-2 db/km csillapítású fényvezetõ szálakat használnak, amelyek legfeljebb 20-100 km távolság közbensõ regenerálás nélküli áthidalását teszik lehetõvé.
Gondoskodni kell arról, hogy az optikai szálat csak minimális fizikai terhelés érje, minden nagyobb és hosszabb ideig tartó terhelést más szerkezeti elem vegyen át, mely védelmet és terhelésátvitelt a kábel konstrukciónak kell biztosítania.
A hagyományos rézvezetékeket tartalmazó kábel és a fénykábel konstrukciós követelményei között az alapvetõ különbség az, hogy míg a rézvezetéknél nagy, 15%-os nyújtás is megengedhetõ, addig a kvarcüveg esetében az 1%-os nyújtás is idõ elõtti öregedéshez, mikro-repedésekhez, esetleg törésekhez vezethet, ezért elsõdleges követelmény a fénykábel szálainak tehermentesítése.
Optikai kábel felépítése
Ahogy az eddigiek szerint is nyilvánvaló, az üvegszálon adott hullámhosszú fényt használva csak egyirányú adatátvitel képzelhetõ el. Gyûrû kialakítású topológiánál az állomások illesztõvel csatlakoznak a hálózatra, így egy vonalon is képesek venni (jel az illesztõbe bejön) és adni (illesztõn 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. Ha az üvegszálon több eltérõ hullámhosszú fényt viszünk át, akkor hullámhossz multiplexelést valósítunk meg, és több csatorna alakítható ki egy üvegszálon. Természetesen ilyenkor a fény be- és kicsatolása fényszûrõkön, prizmákon keresztül valósítható meg.
Ethernet hálózatokban az üvegszálas kábelt 10BaseF néven definiálták.
12. Milyen optikai kábel illesztõ egységeket ismer? Jellemezze ezeket!
Az üvegszálak alkalmazásánál kritikus kérdés a jelek be és kicsatolása, amire kétféle illesztés, a passzív és az aktív használatos.
A passzív illesztõ két, az üvegszálra kapcsolódó csatlakozóból áll. Az egyik csatlakozón egy LED dióda, a másik csatlakozón egy fotódióda van. Az illesztõ teljesen passzív, segítségével jeleket tudunk a fénykábelbõl 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 illesztõ jelismétlõként vagy más néven jelregenerálóként is mûködik, azaz a beesõ fényjelet villamos jellé alakítja, majd az ADÓ részén ezt LED dióda segítségével felerõsítve továbbsugározza. Mivel a regenerálás folyamán a kábelen haladó fényjel villamos jelként is megjelenik, ezért ez közvetlenül elektromos jelillesztésre is felhasználható.
13. Mi az a transzponder és mi a geostacionárius pálya? Milyenek a késleltetések egy mûholdas rendszerben?
14. Hogyan mûködik a telefon? Hogyan épül fel egy hierarchikus telefonrendszer? Mi az a trönk?
15. Mi a cellás mobiltelefonok mûködési elve? Hogyan osztoznak a csatornákon?
16. Ismertesse a moduláció fogalmát! Szinuszos jel milyen jellemzõit lehet modulálni?
17. Mutassa be az FSK átviteli módszert!
18. Milyen részekbõl áll egy modem? Hogyan lehet a mûködésmódját beállítani?
19. Soroljon fel néhány jellemzõt, amit a modemnek adott parancsokkal beállíthatunk!
20. Mi az MNP eljárás lényege? Mit jelentenek az egyes fokozatai?
21. Mit takar a karakter- illetve bitorientált átviteli eljárás fogalmak? Mi a szinkron és aszinkron átvitel lényege?
22. Melyek a digitális jelek kódolásánál figyelembe veendõ legfontosabb szempontok?
23. Mi az NRZ, illetve RZ digitális kódolási módszer lényege?
24. Mi az NRZI, illetve az AMI digitális kódolási módszer lényege?
13. Mi az a transzponder és mi a geostacionárius pálya? Milyenek a késleltetések egy mûholdas rendszerben?
A mûholdakon lévõ transzponderek a felküldött mikrohullámú jeleket egy másik frekvencián felerõsítve visszasugározzák. Hogy a földön lévõ mûholdra sugárzó, illetve a mûhold adását vevõ antennákat ne kelljen mozgatni, geostacionárius pályára állított mûholdakat használnak. Az Egyenlítõ fölött kb. 36.000 km magasságban keringõ mûholdak sebessége megegyezik a Föld forgási sebességével, így a Földrõl állónak látszanak. A mai technológia mellett 90 geostacionárius mûhold helyezhetõ el ezen a pályán ( 4 fokonként ). A frekvenciatartományok a távközlési mûholdaknál: 3,7...4,4 GHz a lefelé, 5,925...6,425 GHz a felfelé irányuló nyaláb számára.
Tudnunk kell, hogy a mûholdas átvitel késleltetése a földi mikrohullámú illetve a vezetékes rendszerekhez képest jelentõs a nagy távolság miatt: 250-300 msec.
14. Hogyan mûködik a telefon? Hogyan épül fel egy hierarchikus telefonrendszer? Mi az a trönk?
A telefon mûködése:
A szénmikrofon ellenállása (amely egy membránnal lezárt szénpor réteget tartalmaz) a rábeszélt hang hatására változik. A hanghullámok a membránba ütközve mozgatják azt, és a szénszemcsék változó mértékben összepréselõdnek. Ezért a körben folyó áram a hang erõssége és frekvenciája által meghatározott mértékben változik. Ez a változó áram átfolyva egy elektromágnes tekercsén, annak vasanyagú membrán fegyverzetét az átfolyó áram által meghatározott erõvel vonzza. Az ilyen módon mozgatott rezgõ membrán hallható hangot fog kibocsátani.
Ez a megoldás csak szimplex átvitelt biztosít, ezért az áramkört fordított irányban duplázni kell. A beszélgetés kezdeményezését váltakozó áramot használó csengetõ áramkör hozzáadásával lehet jelezni. Ilyen módon két huzallal összekötve két távbeszélõ állomás már képes egymással teljes duplex módon kapcsolatba lépni.
Több állomás esetén az egymással való beszélgetés telefonközpont közbeiktatásával lehetséges. Ilyenkor a beszélgetés célját szolgáló vezetéken a központba egy vezérlõ információt (jelzést) is el kell juttatni: a hívott állomás számát. A telefonközpont a szám vétele után létrehozza az összeköttetést a hívott állomással.
Bár elvileg a világ összes telefonja egy gigantikus központon keresztül összekapcsolható lenne, a valóságban a központok többszintû hierarchikus rendszerként épülnek fel.
Minden elõfizetõ két vezetékkel a hozzá közeli helyi központhoz kapcsolódik. Ezeket elõfizetõi hurkoknak (local loop) nevezik.
Telefonhálózat felépítése
Ha két — azonos helyi központhoz kapcsolódó — elõfizetõ hívja egymást, akkor a központon keresztül az összeköttetés a beszélgetés idejére létrejön.
Ha nem azonos helyi központhoz tartoznak az elõfizetõk, akkor a kapcsolat kialakításában a távhívó központok játszanak fontos szerepek. A helyi központok több vezeték-párral (nevük: helyközi trönk) kapcsolódnak a távhívó központhoz Ezeken keresztül a helyi központok közötti információcsere valósul meg. Természetesen a két elõfizetõ távhívó központon keresztüli összekapcsolása csak akkor lehetséges, ha mindkét elõfizetõ helyi központja ugyanazon távhívó központhoz kapcsolódik.
Ha a távhívó központ nem közös, akkor az összeköttetés kialakítása a kapcsolóközpont hierarchia következõ szintjén történik. Ezek a magasabb szintû kapcsoló központok segítségével valósulnak meg.
15. Mi a cellás mobiltelefonok mûködési elve? Hogyan osztoznak a csatornákon?
A cellás szerkezetû rádiótelefon rendszerek az igényeket a rendelkezésre álló frekvenciatartomány kihasználtságának növelésével elégítik ki. A cellás technika a cellaosztáson és a frekvenciák ismételt felhasználásán alapszik. A területet kisebb részekre osztják. A cellákon belül egy központi rádióállomás tartja a mozgó elõfizetõkkel a kapcsolatot. Az URH sávban a hullámterjedés sajátosságai lehetõvé teszik, hogy egy bizonyos távolság felett újra fel lehessen használni a frekvenciasávot. Így ugyanaz a frekvencia egyidejûleg több, egymástól megfelelõ távolságban lévõ cellában is kiosztható. A gyakorlatban a cellák tényleges alakját az antenna típusa és a helyi körülmények befolyása határozza meg, de elméleti célokra általánosan elfogadott a szabályos hat-szöggel való közelítés. A celláknak azt a legkisebb csoportját, ahol a használható frekvenciákat tartalmazó csatornakészlet kiosztásra kerül cellacsoportnak (clusternek) nevezik.
Az azonos frekvenciákat használó cellák közötti távolságot úgy kell megválasztani, hogy az azonos csatornák kölcsönhatása (interferenciája) megfelelõen kicsi legyen.
A cellás rádiótelefon rendszer felépítése
A felhasználók egy cellán belül a helyi bázisállomáson keresztül tartják a rádiós kapcsolatot. A bázisállomás hálózat a mobil központhoz csatlakozik rádiós vagy vezetékes összeköttetéssel. A mobil központ feladata a cellás rendszer mûködésének vezérlése, és a nyilvános postai távbeszélõ hálózathoz való illesztése.
Elõfordulhat, hogy éppen a folyamatban lévõ beszélgetés közben lép át a felhasználó egy cellahatárt. A modern rendszerek gondoskodnak arról, hogy ilyenkor az összeköttetés ne szakadjon félbe. A hívást átkapcsolják a következõ cella egy csatornájára. Ennek feltétele, hogy a fogadó cella rendelkezzen kiosztható beszédcsatornával. Ezt a váltást handovernek vagy handoffnak nevezzük. A cellák méretük szerint lehetnek:
hiper: R >10km , vidéken
makro: 0,5km < R < 10km , városi területeken
mikro: 0,1km < R < 0,5km , nagyvárosok központjában
nano: 50m < R < 100m , épületen belül
piko: 20m < R < 50m , épületen belül
A cellaméret csökkentésére a nagy forgalmi igények miatt került sor, ugyanis ekkor a nagy cellás rendszerekben már elfogadhatatlanul nagy frekvenciakészletre lenne szükség.
A rendszer kapacitása szerint lehet kis-, közép- és nagykapacitású. Kiskapacitású hálózatok nagycellás felépítéssel a 450 Mhz alatti frekvenciasávokban, a közép- és nagykapacitásúak kiscellás felépítéssel a 450 és 900 Mhz-es illetve a 900 Mhz fölötti sávban üzemelnek.
A csatornakijelölési módszereknek négy típusa van: fix - dinamikus -hibrid - adaptív.
Fix csatornakiosztás
A jelenleg mûködõ rendszerek fix csatornakijelöléssel dolgoznak. A fix kijelölés a csatornákat úgy rendeli hozzá az egyes cellákhoz, hogy ezen a kiosztáson a késõbbiek során már nem változtat. Elõnye, hogy a kiosztást csak egyszer kell elvégezni, hátránya, hogy nem tud az egyes cellák forgalmi ingadozásaihoz alkalmazkodni. Ha a fix kiosztású rendszerben egy cellában minden csatorna foglalt, a hívás letiltódik. Ennek elkerülésére vezették be a csatornakölcsönzést. Ekkor a szomszédos cellák valamely szabad csatornája fogja kiszolgálni a hívást, ha a kölcsönzés nem zavarja a már folyó beszélgetéseket. Az eljárás hátránya, hogy nehéz forgalmi feltételek mellett a kölcsönzés további kölcsönzések sorozatához, végül a késõbbi hívások letiltásához vezethet. Egyszerû kölcsönzés esetén egy csatorna csak akkor adható kölcsön, ha egyidejûleg szabad mindhárom legközelebbi azonos csatornájú cellában.
Dinamikus csatornakiosztás
Ez az eljárás az igényeknek megfelelõen rendeli a csatornákat a cellákhoz az igény kiszolgálásának idõtartamára. Bármelyik csatornát bármelyik cella megkaphatja, feltéve, hogy a csatorna újrafelhasználási távon belül lévõ más cella az adott pillanatban nem használja a kiosztandó csatornát. Elõnye, hogy rugalmasan alkalmazkodik a forgalom ingadozásaihoz. Hátránya, hogy nagy terhelések esetén nem lehet teljesíteni a sûrû csatornakiosztást. Ez újrarendezéssel csökkenthetõ: az egymástól távolabbra kiosztott csatornákat amikor lehet, úgy rendezik át, hogy az azonos csatornákat használó cellák a megengedhetõ legkisebb távolságra legyenek egymástól.
Hibrid csatornakiosztás
A hibrid módszer átmenet a fix és a dinamikus csatornakiosztás között. A csatornákat két csoportba sorolják. Az egyik részt fix módon megkapják az egyes cellák, a másikat pedig dinamikus kiosztásra fenntartják.
Adaptív csatornakiosztás
Az adaptív eljárásnál a csatornakiosztás csak egy adott hosszúságú idõintervallumban érvényes. Az idõintervallumok elején a csatornák például fix módszerrel kerülnek kiosztásra a forgalmi igények pillanatnyi területi eloszlása alapján.
16. Ismertesse a moduláció fogalmát! Szinuszos jel milyen jellemzõit lehet modulálni?
A moduláció tetszõleges fizikai folyamat egy paraméterének megváltoztatása valamilyen elsõdleges vezérlõjel segítségével.
Modulációs módszerek
Szinuszos jel esetén annak amplitudóját, frekvenciáját, illetve fázisát lehet modulálni.
17. Mutassa be az FSK átviteli módszert!
A frekvencia modulációt használták elõször a modemeknél, jó zajtûrése és a biteket hordozó frekvenciák szûrõkkel való könnyû szétválaszthatósága miatt. Szokták a módszert FSK-nak (Frequency Shift Keying) is hívni. A telefonösszeköttetések duplex rendszerûek, ezért a szabványos adási és vételi, 0 és 1 értékû bitekhez tartozó frekvencia kiosztás az alábbi ábrán látható. Az adatátviteli sebességet a használt alacsony frekvencia erõsen korlátozza, mivel például a legkisebb, 1070 Hz-es frekvencián a minimális 1 teljes színuszhullám átvitele ~ 1 msec, ami 1 kbit/s átviteli sebességet jelent.
Teljes duplex FSK adatátvitel
18. Milyen részekbõl áll egy modem? Hogyan lehet a mûködésmódját beállítani?
Modem az OSI modell szerint
A modemek önállóan mûködõ számítógépes perifériák, amelyeknek az adatátvitel megvalósításához a számítógépnek kell felprogramozni, parancsokkal vezérelni, és állapotát (státuszát) ellenõrizni. Az összekapcsolás a késõbb részletesen ismertetett szabványos soros vonalon keresztül valósul meg.
Modem bekötése
A legtöbb modemben 28 regiszter van (SO-S27), amelyek a modem mûködési paramétereit határozzák meg. Ezek szerepe lehet az, hogy idõzítõként vagy számlálóként mûködnek, vagy az, hogy a tartalmuk határoz meg bizonyos jellemzõket (bitminta). Egyes jellemzõk értékei nem törlõdõ memóriában (NVRAM) tárolhatók és a késõbbiekben újra bekapcsoláskor ezek jelentik az alapbeállítást. A regisztertáblázat:
Regiszter
Érték
Gyári érték
Feladat
SO* 0-255 0 Csengetésszám, hányadik csengetés után válaszol automatikusan
S 1 0-255 0 Csengetésszámláló, ha csengetés jön tartalma 1-el nõ
S2 0-127 43 Kilépési karakter, utána adat üzemmódból helyi üzemmód
S3 0-127 13 Kocsi vissza karakter, ez van minden parancssor végén
S4 0-127 10 Soremelés karakt. ez van minden parancssor végén a kocsi vissza után
S5 0-32,127 8 Backspace karakter
S6 2-255 2 (sec) Tárcsahang kivárás vonalra lépés után tárcsázás elõtt. Mo.-n 30-50!
S7 1-255 30 (sec) Vivõre várakozás, utána bont, NO CARRIER üzenet.
S8 0-255 2 (sec) a "," parancs szünetideje
S9 0-255 6 (0.1 sec) CD válaszidõ a vivõérzékelés válaszideje
S10 1-255 14 (0.1 sec) Vivõhiány, Ha nincs vivõ ennyi ideig, a modem bontja a vonalat.
S11 50-255 85 Hangtárcsa sebesség csak DTMF esetén
S12 20-255 50 Kilépési késleltetés
S13 Nem használt
S14* Bitminta Üzemmód regiszter. echo, tárcsázási mód, válasz v. kezdeményezõ mód
S15 Nem használt
S16 Bitminta Modem teszt módok
S17 Nem használt
S18* 0-255 Tesztidõzítõ, a diagnosztikai teszt hossza
S19 Nem használt
S20 Nem használt
S21* Bitminta Üzemmód regiszter.csatlakozó tipus, DTR, DCD, DSR jelek hatása
S22* Bitminta Üzemmód regiszter. Hangszóró hangereje, vezérlése
S23* Bitminta Üzemmód regiszter. Sebesség, paritás
S24 Nem használt
S25* 0-255 5(0.01sec) DTR késleltetés
S26* 0-255 1(0.01sec) RTS-CTS késleltetés
S27* Bitminta Üzemmód regiszter. Üzemmód (szinkron, aszinkron), adatátviteli szabvány
A táblázatban *-al jelölt regiszterek tartalma az NVRAM-ban eltárolható. A regiszterek tartalmának módosítása és kiolvasása két modemvezérlõ paranccsal lehetséges:
Módosítás: ATSn=X ahol n = 0...27 és X = 0...255
Kiolvasás: ATSn? N = 0...27 és kiírja az Sn regiszter értékét decimálisan
19. Soroljon fel néhány jellemzõt, amit a modemnek adott parancsokkal beállíthatunk!
MODEM PARANCSOK
AT Parancs prefix
A/ Ismételd az utolsó parancsot (pl. Ismételt tárcsázás)
Bn n=0 vagy 1. Protokoll kiválasztása (BELL/CCITT)
D Tárcsázási parancs
P Pulse mód
T Tone mód
, Szünet tárcsázás közben
; Tácsázási parancs végén a modemet parancs üzemmódben tartja.
R Fordított kapcsolat, a hívást kezdeményezõ modem üzemmódba kerül
W A modem tárcsázás közben tárcsahangra vár
Hn Vonali relé H0 esetén a modem lelép a vonalról (on hook, v. hung up) H1 esetén rálép.
In Gyártási kód és memória ellenõrzés
F4 Fax üzemmódra váltás
Ln Hangerõ szabályozás. N=0....3
Mn hangszóró ki-be kapcsolása
O Vonali üzemmód
Qn Eredménykód küldés engedélyezés/tiltás
Sn? Regiszter (n=0...27) tartalmának lekérdezése.
Sn=X X érték írása a regiszterbe
Vn Eredménykód formátum
Xn Eredménykód részletes kiírásának engedélyezése
Y A hosszú szünet: kapcsolat megszakítása.
Zn Reset parancs
+++ Kilépõ parancs vonali üzemmódból parancs üzemmódba.
Pl.:
AT DP 1754568;
OK
A modem használatához a modemet a telefonhálózatba a telefon és a hálózati csatlakozó közé kell kötni. A számítógép a szöveges formájú parancsokat soros vonalon keresztül adja ki a modemnek, a modem parancs üzemmódjában értelmezi azokat, és szintén szöveges, általában "OK" üzenettel válaszolva fogadja el, és esetleg egy eredménykódot is visszaküld.
Minden parancs az AT karaktersorzattal kezdõdik, és ezt követi (betûköz nélkül!!!) a parancs további része. Csupán az AT utána Enter begépelésére a modem OK üzenettel jelzi a kapcsolat meglétét. A legfontosabb parancsok ismertetése egy sorban:
A fenti példa arra utasítja a modemet, hogy a pulzus módot használva hívja fel a 175-4568-as telefonszámot, aminek teljesítését a visszaküldött OK üzenettel jelzi.
20. Mi az MNP eljárás lényege? Mit jelentenek az egyes fokozatai?
A modemek által használt vonalak nem tesznek lehetõvé fizikailag megbízható átvitelt. Ezért meg kellett találni azokat az átviteli hardver és szoftver megoldásokat, ami ezt mégis megbízatóvá teszi.
Az MNP (=Microcom Networking Protocol) egy különleges hibajavító és adattömörítõ eljárás, amely zajos vonalakon is biztosítja a hibátlan adatátvitelt. Az OSI modell hálózati rétegének része, azaz szabványos adatkapcsolatot biztosít a különbözõ eszközök között. Lehet szoftveres és hardveres megoldású. Fokozatai:
MNP1 Aszinkron, bájt-orientált kapcsolatot valósít meg, fél duplex (half duplex) eljárással, ma már nem alkalmazzák. Egy 2400 bit/s sebességû modem ezzel az eljárással 1690 bit/s sebességet tud elérni.
MNP2 Aszinkron teljes (full) duplex átvitelt megvalósító eljárás. A Z80 és Intel 6800 típusú processzorokra dolgozták ki. Nem lassítja az átvitelt, zavart vonalakon az MNP2 egy 2400 bit/s-os modemen valóban eléri ezt a sebességet.
MNP3 Az MNP3 szinkron teljes duplex adatcserét valósít meg. 10 bites adatcsomagokat használ: 1 start-, 8 adat- 1 stopbit. Szinkron átvitelnél nincs start- és stopbit, ami gyorsítja az átvitelt. Az MNP3 már némi tömörítést is eredményez, tehát a modem fizikai sebességénél látszólag gyorsabb az adatátvitel: egy 2400 bit/s-os modem látszólagos sebessége 2600 bit/s lesz.
MNP4 Az MNP4-nél megjelent két új optimalizálási eljárás, amit Adaptive Packet Assembly(tm) és Data Phase Optimization(tm) neveken jegyeztek be. Ezek valamiféle csomag jelleget adtak az átvitelnek. Az egyes adatblokkok átvitele úgynevezett adatkeretekben, azaz csomagokban történik, és a keret tartalmazza a szükséges ellenõrzõ biteket. Szintén kerettel szinkronizálnak és nyugtáznak e rendszerben. Emellett bizonyos adattömörítés is végbemegy, így MNP4 alatt egy 2400 bit/s-os modem 2900 bit/s sebességet tud elérni, ami 20% nyereség.
MNP5 Az MNP5 tovább tökéletesítette az adattömörítést. A valós idejû tömörítés nagy hibája: nem ismeri fel azt, ha az alapinformáció eleve tömörített. Ilyenkor a különbözõ algoritmusokkal kísérletezve erõsen lelassul. A szokásos fájlok esetén egy MNP5-tel mûködõ 2400 bit/s-os modem látszólag 4800 bit/s sebességgel kommunikál.
MNP6 Sajnos nem kompatibilis számos MNP hibakorrekcióval dolgozó modemmel. Az MNP6 félduplex kommunikációt valósít meg, de teljes duplex szolgáltatásokat kapunk tõle. Ezt a Statistical Duplexing nevû eljárással érik el, amely az ellentétes irányú jelfolyamot az egyes keretek között, az adatáramlás szünetében továbbítja.
MNP7 Az MNP7 technológiánál az Enhanced Data Compression eljárást kombinálják az MNP4 szabványos kódolási eljárásával, aminek eredménye a szokásos fájlok továbbításának mintegy 300%-os felgyorsulása.
MNP8 Kimaradt a fejlesztésbõl.
MNP9 Az MNP9 esetében az Enhanced Data Compression eljárást kombinálták a V.32 szerinti kommunikációval, így egy ilyen modem 300%-kal gyorsabb, mint az eredeti CCITT V.32 szerinti modem.
MNP10 Fejlesztés alatt áll. Célja a korábbi eredmények felhasználásával a tömörítési eljárás intelligenssé tétele.
21. Mit takar a karakter- illetve bitorientált átviteli eljárás fogalmak? Mi a szinkron és aszinkron átvitel lényege?
A digitális átvitel során mindig biteket viszünk át, de mivel eleinte szövegátvitelt valósítottak meg, ezért az átvitt információ egysége a bitcsoport volt, amely a szöveg egy karakterét kódolta. Az ilyen, bitcsoportokat átvivõ módszert szokták karakterorientált átviteli eljárás-nak nevezni. Az átvitt információ egysége a karakter, és speciális ún. vezérlõ karakterek biztosítják az átvitel megfelelõ megvalósítását. A hálózati szabványokban, leírásokban a bájt kifejezés helyett az oktet (octet) fogalmát használják, ami egy 8 bites csoportot jelöl.
A hálózatok elterjedésével a szöveges jellegû információk mellett más jellegû információk átvitele is szükségessé vált, sokszor eltérõ szóhosszúságú és adatábrázolású számítógépek között. Ezért a bitcsoportos átvitel helyett a tetszõleges bitszámú üzenetátvitel került elõtérbe, ezek a bitorientált eljárás-ok.
Az átvitel során, mivel az a legtöbbször sorban, bitenként történik, valahogy biztosítani kell az adó és a vevõ szinkronizmusát, azaz azt, hogy pl. a ötödiknek elküldött bitet a vevõ szintén az érkezõ ötödik bitnek érzékelje.
A szinkron átviteli módszer-nél az egyes bitek jellemzõ idõpontjai (kezdetük, közepük és a végük) egy meghatározott alapidõtartam egész számú többszörösére helyezkednek el egymástól. Ez azt jelenti, hogy egy üzenet bitjei szigorú rendben követik egymást. A szinkronizmust egy speciális bitcsoport érzékelése biztosítja. A vevõ ezt érzékelve, már helyesen tudja az ezt követõ biteket vagy bitcsoportokat (karaktereket) értelmezni.
Karakter átviteli módszerek
Az aszinkron karakterorintált eljárások legrégibb módszere a START-STOP átvitel. Ennél a szinkronizmus az adó és a vevõ között csak egy-egy karakter átvitelének idejére korlátozódik. (A televízió technikában is alkalmazott ez a módszer: a soron belüli képpontok helyes megjelenítését a sorszinkron jellel (START jel!) szinkronizált soroszcillátor egy soron belül közel állandó frekvenciája biztosítja.)
22. Melyek a digitális jelek kódolásánál figyelembe veendõ legfontosabb szempontok?
A fizikai vonalon való átvitelnél a bitek ábrázolására több lehetõség is van, amely közül a legegyszerûbb az, mikor minden bitet, értékétõl függõen két feszültségszinttel ábrázoljuk. Szokásos az “1” állapotot MARK-nak, a 0-át SPACE-nek is nevezni. A következõ szempontokat kell figyelembe venni:
Ha a használt kódolás kis sávszélességû (kevés váltást tartalmaz), akkor felhasználásával több információ is átvihetõ egy adott kommunikációs csatornán.
Kicsi legyen a jelek egyenfeszültség összetevõje, mivel a magas DC szintû jelek jobban gyengülnek, így az átviteli távolság csökken.
Legyen elég váltás a jelfeszültségben, hogy az ADÓ és VEVÕ közötti szinkronizáció ezen váltások segítségével, minden külön eszköz, külön vonal nélkül legyen megvalósítható.
A jelek ne legyenek polarizáltak, így kétvezetékes átvitelnél közömbös lehet a bekötés.
23. Mi az NRZ, illetve RZ digitális kódolási módszer lényege?
NRZ - Non Return to Zero - Nullára vissza nem térõ, azaz mindig az a feszültség van a vonalon, amit az ábrázolt bit határoz meg. Ez a leginkább gyakori, "természetes" jelforma.
NRZ kódolás
Ha egy bit 1-es, akkor a feszültség teljes bit idõ alatt H szintû, ha 0-ás, akkor L szintû. Két vagy több egymás utáni 1-es bit esetén a feszültség megszakítás nélkül H-ban marad a megfelelõ ideig, az egyesek között nem tér vissza 0-ra. Nem túl jó megoldás, mert : magas egyenfeszültség összetevõje van (V/2), nagy sávszélességet igényel 0Hz-tõl (ha csak csupa 1-est vagy csupa 0-át tartalmaz a sorozat) az adatátviteli sebesség feléig (ha sorozat: 10101010...). Polarizált jel.
RZ - Return to Zero - Nullára visszatérõ. A nulla a "nyugalmi állapot", 1 bitnél a bitidõ elsõ felében a +V, a második felében a jel visszatér a 0-ra:
RZ kódolás
Az NRZ kódoláshoz képest vannak elõnyei: egyenfeszültség összetevõje csak V/4, ha az adat csupa 1-est tartalmaz, akkor is vannak jelváltások (szinkronizáció). A legrosszabb a sávszélesség igénye: az maga az adatátviteli sebesség (ha az adatfolyam csupa 1-est tartalmaz). Bárkiben felmerülhet, hogy mi a helyzet a sok nullát tartalmazó sorozat esetében, hiszen ekkor sincsenek jelváltások, azaz a szinkronizáció problémás. Ilyen esetben azt a megoldást választják, hogy az adó pl. minden öt egymást követõ nulla után egy 1 értékû bitet szúr be, amit a vevõ automatikusan eltávolít a bitfolyamból.
24. Mi az NRZI, illetve az AMI digitális kódolási módszer lényege?
NRZI - Non Return to Zero Invertive: Nullára nem visszatérõ, "megszakadásos". A 0 bitnek nulla szint felel meg. Az 1 értékû bithez vagy nulla vagy +V szint tartozik a következõ szabály szerint: ha az elõzõ 1-eshez nulla szint tartozott, akkor +V lesz, ha az elõzõ 1-eshez +V tartozott, akkor 0 szint lesz a bithez rendelt feszültség. 0 bitet követõ 1 értékû bit mindig +V feszültségû.
NRZI kódolás
Ez a módszer az NRZ kisebb sávszélességét kombinálja a szinkronizálást biztosító kötelezõ jelváltásokkal, sok nulla esetén itt is használható a bitbeszúrás.
AMI - Alternate Mark Inversion - váltakozó 1 invertálás A módszer nagyon hasonló az RZ módszerhez, de nullára szimmetrikus tápfeszültséget használ, így az egyenfeszültségû összetevõje nulla. Minden 1-es-hez rendelt polaritás az elõzõ 1-eshez rendelt ellentettje, a nulla szint jelöli a 0-át. Természetesen hosszú 0-s sorozatok esetén a szinkronizáció itt is problémás, de a bitbeszúrási módszer itt is használható.
AMI kódolás
25. Mi az HDB3, illetve a PE digitális kódolási módszer lényege?
HDB3 - High Density Bipolar 3 - Nagy sûrûségû bipoláris 3 - A módszer majdnem az AMI -val azonos, de a kódolásba beépítették a hosszú nulla sorozatok kezelését. Mikor 4 egymás utáni “0” bit következik, az utolsót megváltoztatjuk 000K-ra, ahol K polaritása azonos az elõzõ 1-eshez rendelt polaritással. A két egymás utáni azonos polaritásból a VEVÕ már tudja, hogy a második nem 1-et hanem 0-át jelöl. Így már mindig van hosszabb nulla sorozatoknál is jelváltás, de a jelnek egyenfeszültségû összetevõje keletkezne. Ezt is meg lehet oldani, ha a következõ 0000 sorozat elsõ B bitjét K bitjével azonos polaritásúnak választjuk. Mikor a VEVÕ egy B bitet vesz, azt hiszi, hogy az 1-hez tartozik, de mikor a K bitet is veszi, a B és K azonos polaritása miatt tudni fogja, hogy azok nullákat jelöltek.
26. Mutassa be az ASCII kódrendszert? Hogyan lehet a karaktereit csoportosítani?
Az ASCII rövidítés az American Standard Code for Information Interchange (=Amerikai szabványos kód az információ kölcsönös cseréjére) kifejezés rövidítése. Az ilyen módon kódolt bitcsoportokat ASCII karaktereknek nevezzük. Az ASCII karakterkészlet 128 hétbites, különbözõ kódot tartalmaz, amelyik mindegyike egy egyedi karaktert reprezentál.
Természetesen felmerülhet a kérdés, hogy miért 7, és nem 8 bites kódot választottak, hiszen ekkor 256 különféle kód volna lehetséges (és ez a bájtos tárolási módhoz is illeszkedne). Az ASCII kód ANSI X3.4-1977-es szabványának függelékében szerepel az a megállapítás, hogy minimum 7 bit a legtöbb felhasználásban elegendõ. Ez érthetõ is, mert ha az angol ABC-t tekintjük, annak 26 kis, 26 nagybetûje, az írásjelek (vesszõ, kérdõjel, stb.) valamint a 10 szám együttesen már 64 különféle karaktert jelent, aminek kódolásához már 6 bit szükséges.
Az ANSI szabvány az ASCII karakterkészlet definiálásakor a kódokat két fõ csoportba osztotta: grafikus karakterek és vezérlõ karakterek csoportjába.
Grafikus karakterek alatt a megjeleníthetõ, látható, nyomtatható karaktereket értjük, míg a vezérlõ karakterek, a megjelenítés vezérlésére, formájának kialakítására, valamint az információcsere vezérlésére szolgálnak.
A vezérlõkaraktereket három kategóriába soroljuk: — információcsere vezérlõk, — formátumot befolyásolók — információ elkülönítõk. Az elsõ 32 karakter, és az utolsó DEL karakter tartozik ezekbe a kategóriákba.
Információcsere vezérlõ karakterre példa a 04H kódú EOT karakter, amit annak a jelzésére használnak, hogy a karakterek átvitele befejezõdött és ez a kód jelöli, hogy nincs több átviendõ karakter.
Formátum befolyásoló karakterekkel lehet a karaktersorozat megjelenési formáját befolyásolni. Például az LF (0AH) Line Feed (Soremelés) karakter hatására a karakterek megjelenítése az adott pozícióban, de új sorban folytatódik. Pl. az A,B,C,D,LF,E,F karaktersorozat az
ABCD
EF
formában jelenik meg.
Az információ elkülönítõ karakterek az információ logikai értelemben való elkülönítésére szolgálnak. Ilyen módon lehetséges különbözõ hosszúságú karaktersorozatok — rekordok — átvitele. Ha például három különbözõ hosszúságú rekordot akarunk átvinni, akkor a rekordokat a Rekord Separator (RS) (1EH) karakterrel lehet egymástól elválasztani. A vezérlõkarakterek némelyike a fentiek egyikébe sem sorolható be, ezeket általános vezérlõkaraktereknek nevezzük.
27. Mutassa be az RS232C soros adatátvitelt! Mi a DCE és DTE?
A nagyfokú és széleskörû elterjedése miatt egy számítógép és egy modem, vagy terminál közötti illesztés fizikai rétegének megvalósítása nagyon fontos. Ez teljes duplex, pont-pont típusú összeköttetés kialakítását igényli. Részletesen meg kell határozni a mechanikai-, a villamos-, a funkcionális-, és eljárás interfészeket.
Az ezt megvalósító szabvány megalkotója az Electronic Industries Association elnevezésû, elektronikai gyártókat tömörítõ szakmai szervezet, így az EIA RS-232-C a pontos hivatkozás. Ennek nemzetközi változata a CCITT V.24. ajánlása, amely csak néhány ritkán használt áramkörben tér el. Az ajánlás (Recommended Standard 232 C) az eredeti ajánlás harmadik (“C”) változata.
Mivel személyi számítógépek megjelenésével a benne található soros periféria szabványos illesztõ felületté vált, ezért a soros vonalat széles körben — eredeti funkcióján túlmenõen — kezdték különbözõ perifériális eszközök illesztésére felhasználni.
A szabványleírásban az számítógép és a terminál hivatalos neve:
Általánosan fogalmazva egy DCE végzi a kommunikációs közeghez történõ fizikai illesztést, azaz a kétállapotú bináris jeleket átalakítja a közegben átvihetõ fizikai jelekké. A legtöbb gyakorlati esetben a DTE egy terminál, vagy egy számítógép, míg a DCE az analóg telefonhálózathoz kapcsolódó modem.
A funkcionális elõírás a 25 ponthoz tartozó vonalakat megjelöli, és leírja azok jelentését. Az alábbi ábrán annak a 9 vonalnak a funkciója látható (a hozzá tartozó kivezetés számmal), amelyeket majdnem mindig megvalósítanak.
30. Milyen adatokkal jellemezhetõ egy RS232C soros adatátvitel?
Adatbitek száma: a gyakorlatban 5, 6, 7 vagy 8 bit.
Paritásbit: használunk paritásbitet vagy nem, és ha igen, páros vagy páratlan paritást alkalmazunk.
Stop bitek száma: ez a soros vonalnak a bitcsoport átvitele utáni garantált logikai 1 állapotának az idejét határozza meg, az egy bit átviteléhez szükséges idõvel kifejezve. Hossza 1, 1.5, vagy 2 bit lehet. A legrövidebb az egy bit, és ez biztosítja, hogy a VEVÕ a következõ bitcsoport vételéhez szükséges szinkronizáló START bit indító élének érzékelésére felkészüljön. Két stop bit használata akkor elõnyös, ha valamilyen okból szükséges a vett adatbitek azonnali feldolgozása és az ehhez szükséges hosszabb idõ.
Adatátviteli sebesség (bit/s): Igen fontos adat, mert ez határozza meg alapvetõen az ADÓ és a VEVÕ szinkronizmusát.
31. Hogyan mûködik az áramhurkot felhasználó soros adatátvitel?
Sok esetben a kommunikációban részt vevõ két oldal nem köthetõ össze galvanikusan. Az RS232 szabvány korlátjait nagyobb távolságú átvitel esetében a földvezetékeken átfolyó kiegyenlítõ áramok okozta földhurkok is jelentik.
Ez kiküszöbölhetõ potenciál-leválasztással. Ennek megvalósítására kidolgozott megoldás TTY interfész, közismert nevén a "20mA-es áramhurok". Lényege: az adó és a vevõoldal mindkét irányban egy hurkot alkotó vezeték-párral van összekötve. Az ADÓ 1 állapotként 20 mA-es áramot küld át hurkon amit a VEVÕ érzékel (áramgenerátorosan tápláljuk a hurkot.). Az információt az áram megléte, illetve hiánya hordozza. (1-van áram, 0-nincs áram).
A maximális sebesség 9600 bit/s, a maximálisan áthidalt távolság 1000 m lehet. Ezen távolságon belüli egyszerû, gazdaságos megoldás, fõleg pont-pont összeköttetés esetére.
Az elektronikában elterjedten használt optikai csatolók nagyon egyszerûvé teszik az alkalmazást, teljes duplex átvitelnél oldalanként két-két ilyen optikai csatoló szükséges.
32. Mutassa be, hasonlítsa össze a Az RS-449, -422, -423, és 485-ös szabványokat!
Az új, RS-449-nek nevezett szabvány valójában három szabvány eggyé ötvözése. A mechanikai, a funkcionális és az eljárási interfész az RS-449 szabványban, míg a villamos interfész két további szabványban van megadva.
Mindkét villamos szabványnál a jeleket az összekötõ vezeték-pár közötti feszültségkülönbség hordozza, és a vevõk bementén lévõ differenciálerõsítõ fogadja ezeket a jeleket. Mivel a zavart indukáló külsõ villamos zaj hatása mindkét vezetéken megjelenik, ezért a különbségképzésnél ezek hatása kölcsönösen kioltja egymást.
E kettõ közül az egyik az RS-423-A, amely az RS-232-C szabványhoz hasonlít abban, hogy minden áramkörének közös földje van. Ezt a technikát asszimmetrikus átvitelnek (unbalanced transmission) nevezik. A másik villamos interfész az RS-422 ellenben a szimmetrikus átvitelt (balanced transmission) használja, amelyben minden fõ áramkör két, nem közös földû vezetékkel rendelkezik.
Ennek eredményeképpen az RS-422-A egy legfeljebb 60 méter hosszú kábelen 2 Mbit/s-os átviteli sebességet engedélyez, sõt rövidebb távolságokra még ennél nagyobbat is. Ezek a szabványoknál már az egy ADÓ mellett több vevõ is lehet a vonalon, de így átvitel csak szimplex. A pont-pont típusú összeköttetés helyett itt már üzenetszórásos összeköttetés van, és ez az ún. multi-drop kialakítás. Teljes duplex átvitelhez két egység között még egy vezetékpárt kell alkalmazni, ellentétes VEVÕ-ADÓ áramkörökkel. Ez a négyvezetékes átvitel.
Annak elkerülésére, hogy több ADÓ kezdjen a vonalon adni, az adási jogot az egyik kitüntetett eszköznek, az ún. MASTER-nek kell biztosítani. Ez az eszköz címzett parancsok segítségévek szólítja meg a többi eszközt, a szolgákat (SLAVE), és szólítja fel õket esetleges adásra.
A fent részletezett szabványok leglényegesebb jellemzõit:
33. Hogyan kapcsolhatók össze a terminálok a terminálvezérlõkkel?
Sok alkalmazásnál a kapcsolódó kommunikációs vonalak jóval drágábbak a vonalhoz kötött berendezésnél. Sokszor megengedhetõ például, hogy egyetlen kommunikációs vonalon több terminál osztozhasson. A megoldás a terminál vezérlõ (terminal controller) amely a hozzá kapcsolódó terminálcsoporttól érkezõ adatokat egyetlen vonalon továbbítja, valamint fordítva : a vonalról érkezõ adatokat a terminálcsoport felé küldi tovább.
34. Mi az a polling, körbekérdezés, központ felé haladó körbekérdezés?
Terminálvezérlõk kapcsolásánál a kérdés, amely azonnal felmerül: mi lesz, ha a terminálokat egyszerre akarják használni?
Nyilvánvalóan valamilyen hozzáférési elvet kell alkalmazni. A hagyományos módszer szerint egy terminál mindaddig nem juthat szóhoz, amíg a vezérlõ meg nem szólítja. E megoldásnak lekérdezés (polling) az általánosan elfogadott neve.
A lekérdezés másként zajlik a többpontú, illetve a kétpontos (csillag-) vezérlõ esetén.
Többpontos esetben két lekérdezési módszer ismeretes. Az elsõben, amelyet körbe-kérdezésnek (roll-call polling) neveznek, a vezérlõ sorban egymás után üzenetet küld minden terminálnak, amelyben megkérdezi, hogy az adott terminálnak van-e mondanivalója. A lekérdezõ üzenet egy helyszíncímet (site address) vagy állomáscímet (station address) tartalmaz, amely a megcímzett terminált azonosítja.
Minden terminál minden lekérdezõ üzenetet vesz, de csak a neki szólóra válaszol. Ha a lekérdezett terminálnak van elküldeni való adata, akkor elküldi. Ha nem, akkor egy speciális "lekérdezés-visszautasítás” (poll reject) üzenetet küld válaszul. A vezérlõk rendszerint ciklikusan végzik a lekérdezést, de egyes esetekben fontos lehet, hogy egyes terminálok egy ciklus alatt többször is szóhoz juthassanak.
Fél-duplex vonalon terminálonként két vonallekérdezésre van szükség: az elsõ a vezérlõ adását, a második a terminál adását engedélyezi. Mivel a mindkét irányú vonallekérdezés ideje akár több száz milliszekundum is lehet, ezért az összes terminál lekérdezése már túl hosszú idõt igényelhet, még akkor is, ha a legtöbb terminálnak nincs üzenete.
E probléma megoldására van egy másik lekérdezési módszer, az ún. központ felé haladó lekérdezést (hub polling). Ekkor a vezérlõ elõször a legtávolabbi terminált kérdezi le. A megcímzett terminál megfordítja a vonali átvitel irányát. Ha van elküldeni való adata, elküldi a vezérlõnek, ha nincs, akkor a szomszédjának egy lekérdezõ üzenetet küld. Ha ez a terminál szintén tétlen, akkor ez is lekérdezõ üzenetet küld (a vezérlõ felé esõ) következõ szomszédjának. A lekérdezés így terminálról terminálra halad elõre addig, amíg a lekérdezés visszaér a vezérlõhöz. E módszer elõnye az, hogy a tétlen terminálok nem okoznak késleltetést, hiszen a felfedésükhöz — a körbekérdezéssel ellentétben — nem kell a vonal irányát folyamatosan cserélgetni. Elõfordul néha, hogy a lekérdezéshez külön mellékcsatornát használnak.
Csillagvezérlõ esetén valójában nem is lenne szükség lekérdezésre. Ennek ellenére a körbekérdezést gyakran használják ilyen esetekben is azért, hogy a mesterállomás szép sorban kérhesse be az adatokat. Az itt használt lekérdezõ üzenetek különböznek a többpontú vezérlõnél alkalmazottól, ugyanis a terminálok csak a nekik szóló üzeneteket veszik, vagyis nincsen szükség címekre.
35. Mi az a koncentrátor illetve a statisztikai multiplexer?
A terminálvezérlõknek mûködésmódjuk alapján két csoportjuk van: multiplexerek és koncentrátorok. A multiplexer olyan eszköz, amely a kapcsolódó terminálok üzeneteit elõre megadott sorrend szerinti egy adott idõtartamig (idõrés) veszi, és azokat ugyanabban a sorrendben a kimenõ vonalon továbbítja. Induláskor a multiplexer és a számítógép felszinkronizálják önmagukat. Mivel minden egyes kimeneti idõrés egy meghatározott bemeneti vonalhoz van hozzárendelve, ezért nincs szükség a bemeneti vonalak sorszámának továbbítására.
Ha nincs adat, akkor álkaraktereket kell használni. Nincs lehetõség az idõrések átugrására, mivel a vételi oldal a beérkezõ karakterek pozíciójából tudja azt, hogy melyik karakter melyik terminálról jött.
Ha a tényleges forgalom kicsi, akkor a kimenõ vonalon levõ kimeneti idõrések zöme veszendõbe megy. Ezért gyakran lehetséges olyan kimeneti vonalat használni, amelynek kapacitása kisebb, mint a bemeneti vonalak kapacitásainak összege. Az ezt megvalósító eszköz a koncentrátor. Ilyenkor a terminálok csak valódi adatot küldenek, álkaraktereket nem, de a karakterek származási helyét azonosítani kell. Például úgy, minden karakter kettõzött : egyik a terminál száma a másik a tényleges karakter. Az ilyen elven mûködõ koncentrátorokat, szemben a valódi (szinkron) multiplexerekkel, statisztikai multiplexereknek (statistical multiplexer) nevezik.
36. Mutassa be az X.21 interfészt!
Az X.21 által definiált 8 vezeték irányát elnevezését és jelentését a fenti ábra tartalmazza.
Az alkalmazott csatlakozó 15 pontos, de nincs mindegyik kihasználva. A DTE a T és C vonalakat használja az adat- és vezérlõinformációk cseréjére. (A C vonal a telefonok on-hook/off hook (kagyló helyén / felvéve) jelével analóg.) A DCE az R és az I vonalakat használja az adatok, ill. a vezérlõadatok számára. Az S vonalon a DCE olyan idõzítési információkat tartalmazó bitfolyamot küld a DCE-nek, amelybõl az egyes bitintervallumok kezdete és vége megállapítható. A szolgáltató választásától függõen létezhet egy B vonal is, amely bitek 8-bites keretekké való összefogására használható. Ha ez az opció él, akkor a DTE-nek és a DCE-nek minden karaktert egy kerethatáron kell kezdenie.
Ha az opció nem él, akkor a DTE-nek és a DCE-nek is minden vezérlõszekvenciát legalább két SYN-karakterrel kell kezdenie, azért, hogy a másik fél felismerhesse a kerethatárokat. A tény azonban az, hogy a vezérlõszekvenciák elõtt akkor is el kell küldeni a két SYN-t, ha érvényben van a bájt-idõzítési opció, ugyanis csak így tartható fenn a kompatibilitás azokkal a hálózatokkal, amelyekben nem létezik ez az opció. Bár az X.21 hosszú és bonyolult dokumentumokra hivatkozik, de a következõ egyszerû példa elég jól illusztrálja fõ jellemzõit. Ebben a példában bemutatjuk, hogy egy DTE hogyan kapcsolódik egy távoli DCE-hez, és hogyan bontja le a kapcsolatot, amikor befejezte, hasonlóan egy közönséges telefonbeszélgetéshez.
Amikor a vonal tétlen (azaz nincs rajta hívás), akkor mind a négy vonal 1-be van állítva. A C és I vonalakra való hivatkozásnál (a CCITT szerint) a logikai egyet Off-nak, a nullát On-nak hívjuk. Ha a DTE hívást kíván feladni, akkor T-t 0-ba és C-t On-ba helyezi, ami megfelel annak, mint amikor egy személy felveszi a kagylót, hogy felhívjon valakit.
Amikor a DCE a hívásfogadásra kész, akkor ASCII “+” karaktereket kezd el küldeni az R vonalon, jelezve ezzel a DTE-nek, hogy elkezdheti a "tárcsázást". A DTE számok "tárcsázását" a távoli DTE címének bitenkénti elküldésével végzi. A címet ASCII karakterek sorozataként bitenként a T vonalon küldi el. Ezután a DCE ún. hívás-folyamatban jeleket (call progress signals) küld a DTE-nek, hogy informálja a hívás eredményérõl. A hívásfolyamatban a jeleket a CCITT X.96 ajánlása definiálja. Kétjegyû számokból állnak, amelyek közül az elsõ az eredmény általános osztályát, míg a második a részleteket adja meg. Az általános osztályok a következõk :
Ezen a ponton kialakult már a duplex összeköttetés, és mindkét oldal szabadon küldhet. C vonalának Off-ba állításával bármelyik DTE kezdeményezheti a kapcsolatbontást. Miután ezt megtette több adatot már maga nem küldhet, de venni még vehet mindaddig, amíg a túloldali DTE küld neki. A 7. ütemben a kezdeményezõ DTE köszön el elõször. Helyi DCE-je ezt I vonalának Off-ba állításával nyugtázza. Amikor a távoli DTE szintén Off-ba állítja a C vonalát, akkor a kezdeményezõ oldal DCE-je az R vonalat 1-be teszi. Végül a DTE nyugtázásként T- 1-be helyezi, majd az interfész új hívásra várakozva tétlen állapotba kerül.
Bejövõ híváskor a kimenõ hívással analóg eljárás zajlik. Ha egyszerre fordulna elõ egy kimenõ és egy bemenõ hívás, akkor a bemenõ hívás törlõdik, és csak a kimenõ hívás jut érvényre. A jelenséget egyébként hívásütközésnek (call collision) nevezik. A CCITT ezt a döntést azért hozta, mert az ütközés idõpontjában lehetnek már olyan DTE-k, amelyek addigra már kiosztották (allokálták) az erõforrásokat a kimenõ hívás számára, így azok újrakiosztásához már túl késõ van.
Mi az ISDN? Milyen szolgáltatásai vannak?
Mi az a bitcsõ, hálózati végzõdés? Milyen referenciapontok vannak a különféle eszközök között?
Mutassa be a digitális telefonközpont (PBX) mûködési elvét!
Milyen részekbõl áll egy ISDN interfész? Milyen keretformátumot használ?
Mi az ATM? Mi az alapgondolata?
Mutassa be a GPIB (IEC625) párhuzamos adatátvitelt!
Mi a mester-szolga és az adó-vevõ szerepek közötti különbség I2C busz esetén?
Rajzolja fel és magyarázza el az I2C busz mûködését!
Hogyan történik egy bit átvitele az I2C buszon?
Hogyan történik egy bájt átvitele az I2C buszon?
Mi jelzi egy átvitel kezdetét és végét az I2C buszon?
Magyarázza el az egyvezetékes busz mûködését!
37. Mi az ISDN? Milyen szolgáltatásai vannak?
ISDN - integrált szolgáltatású digitális hálózat
Már többször utaltunk rá, hogy a klasszikus távbeszélõ rendszereket analóg hangátviteli célokra tervezték, és nem alkalmasak modern digitális távközlési igények kielégítésére (adat-, fax- vagy video-átvitelre). Az új digitális rendszerek elsõdleges célja az, hogy integrálja a hang- és nem hang jelû átviteli szolgáltatásokat. Elnevezésük: ISDN (Integrated Services Digital Network — integrált szolgáltatású digitális hálózat).
Kezdetben az analóg (hang-) átviteli távbeszélõrendszerek, a nyilvános kapcsolt hálózatok, a kapcsolás felépítésére szolgáló vezérlõinformációikat az ún. jelzéseket ugyanabban a 4 kHz-es csatornában vitték át, mint amelyben az emberi hangot. Ennek a megoldásnak: közös telefonvonalon vinni a hangot, a jelzéseket és modemek segítségével adatátviteli célokra is felhasználni, nyilvánvalóan sok hátránya van.
Az AT&T cég 1976-ban egy csomagkapcsoló hálózatot épített és helyezett üzembe, amely a fõ nyilvános kapcsolt hálózattól elkülönülve mûködött. Ezt a hálózatot CCIS-nek nevezték (Common Channel Interoffice Signaling - közös csatornás központi jelzésmód). 2.4 kbit/s-os sebességgel mûködött és úgy tervezték, hogy a jelzésforgalom az átvivõ-sávon kívülre kerüljön. Így az analóg összeköttetések kezelése egy különálló csomagkapcsolt hálózaton keresztül valósult meg, amelyhez a felhasználók nem férhettek hozzá.
A telefonrendszerek így valójában három különbözõ komponensbõl álltak: az analóg nyilvános kapcsolt hálózatból, amely a hangátvitelre szolgál, a CCIS hálózatból, amely a hangátviteli hálózatot vezérli, valamint a csomagkapcsoló hálózatból, amelyek az adatátviteli feladatokat végzi. Az ISDN fejlesztésekor elõször a felhasználó/ISDN interfészt határozták meg.
Következõ lépésként az akkori végközpontoknak olyan ISDN központokkal való helyettesítését kellett elvégezni, amelyek támogatják az ISDN interfészt. Végül, a jelenben az átvitelt és kapcsolóhálózatokat az integrált hálózat váltotta fel.
Az ISDN szolgáltatásai
A legalapvetõbb szolgáltatás továbbra is a hangtovábbítás, de számos új tulajdonsággal kiegészítve. Az ISDN telefonokon több azonnali hívásfelépítésre alkalmas gombokat helyezhetünk el, amelyekkel a világ bármelyik telefonját el lehet érni. A telefonok a kicsöngés ideje alatt a hívó telefonszámát, nevét és címét is kijelezhetik. E sajátosság kifinomultabb változata szerint a telefonkészülék egy számítógéphez is hozzákapcsolódik azért, hogy egy bejövõ híváskor a hívó adatrekordja képernyõn megjeleníthetõ legyen.
További korszerû hangátviteli szolgáltatások: világméretû konferenciahívások lebonyolítása (kettõnél több partner között). A beszéd-digitalizálási technikák lehetõvé teszik a hívó számára azt is, hogy a foglalt jelzés vagy a hosszú idejû kicsöngés után üzenetet (hangposta) hagyjon. Az ISDN adatátviteli szolgáltatásai által a felhasználók ISDN termináljaikkal, ill. számítógépeikkel a világ bármelyik másik ilyen gépéhez hozzákapcsolódhatnak.
Egy másik fontos adatátviteli sajátosság az, hogy zárt felhasználói csoportok alakíthatók ki, ami magánhálózatok létrehozását teszi lehetõvé. Egy csoport tagjai csak a csoport más tagjait hívhatják, és kívülrõl sem jöhet be semmiféle hívás (csak szigorúan ellenõrzött módon). Az ISDN várhatóan széles körben elterjedõ új szolgálata a videotex, amely egy távoli adatbázis terminálon keresztüli interaktív elérését teszi lehetõvé a felhasználó számára. (Áru kiválasztása és megvásárlása telefonon keresztül.) Egy másik, várhatóan népszerûvé váló ISDN szolgáltatás a teletex, amely valójában házi és üzleti célokra átalakított elektronikus levelezési szolgálat.
Számos esetben kézzel aláírt szerzõdések, ábrák, grafikonok, fénymásolatok, illusztrációk és egyéb grafikus anyagok átvitele válhat szükségessé. Ehhez egy másik ISDN szolgálatot célszerû igénybe venni, a Csoport 4 módban mûködõ faxot, amely a képeket elektronikusan letapogatja és digitalizálja. Kialakíthatók távmérési (telemetry) vagy riasztó (alarm) szolgáltatások is ISDN szolgálat segítségével.
38. Mi az a bitcsõ, hálózati végzõdés? Milyen referenciapontok vannak a különféle eszközök között?
Az ISDN alapkoncepciója az ún. digitális bitcsõ (digital bit pipe). Ezen — a felhasználó és a szolgáltató között húzódó képzeletbeli csövön — áramlanak mindkét irányban az információt szállító bitek. A bitfolyam idõosztásos multiplexelésével a digitális bitcsõ támogathatja a bitcsõ több független csatornára való felosztását. Két alapvetõ bitcsõ szabványt fejlesztettek ki: egy kisebb adatátviteli sebességût magán célokra, és egy üzleti célokra tervezett nagyobb sebességût, amely több csatornát támogat.
A szolgáltató a felhasználói helyszínen elhelyez egy hálózati végzõdést, amelynek a neve NT1 (Network Termination 1), amelyet ezután ugyanazzal a sodrott érpárral, amellyel a felhasználó telefonja a végközponthoz volt kötve, egy ISDN központhoz köti. Az NT1 dobozán lévõ csatlakozóba egy passzív sínkábel illeszthetõ be. A kábelhez nyolc eszköz — ISDN telefonok, terminálok, riasztók, és egyéb más berendezések — csatlakoztatható.
Ténylegesen azonban az NT1 doboz hálózati adminisztráció készítésére, helyi és távolsági hurok tesztelésére, hálózatfenntartásra és teljesítményfigyelésre alkalmas elektronikát is tartalmaz. A passzív sínen lévõ összes eszköznek címezhetõnek kell lennie, azaz egyedi címmel kell rendelkeznie. Az NT1-ben lévõ sínhozzáférés vezérlõ, ha egyszerre több eszköz is sínre akar kapcsolódni, akkor a versenyhelyzetet fel tudja oldani.
Nagyobb vállalatok számára az alábbi ábrán látható konfigurációt alkalmazák. Ebben a modellben az NT1-el összekötve egy 2-es típusú hálózatvégzõdést, egy NT2-t (Network Termination 2) is találunk. A modellben az NT2-t egy digitális telefon alközpont, a PBX (Private Branch eXchange) testesíti meg, ez nyújtja a telefonok, terminálok és egyéb berendezések számára a valódi interfészt.
A vállalaton belüli telefonok a PBX-en belül zajlanak le anélkül, hogy a szolgáltató ISDN központja errõl tudomást szerezne. Egy ISDN PBX közvetlen interfészt biztosít az ISDN termináloknak és telefonoknak. Egy nem-ISDN eszköz, igy pl. RS-232-C terminál illesztése érdekében a felhasználó egy vagy több termináladaptert alkalmazhat, mely a terminál felé RS-232-C, a PBX felé ISDN interfészt mutat.
A CCITT négy referenciapontot határozott meg a különbözõ eszközök között: R, S, T, és U.
Az U referenciapont a szolgáltatói hivatalban lévõ ISDN központ és az NT1 közötti összeköttetést jelenti. Ez jelenleg kétvezetékes sodrott érpár, de a jövõben optikai szálra cserélhetõ.
A T referenciapont az, amit a csatlakozó az NT1-en a felhasználónak biztosít.
Az S referenciapont az ISDN PBX és az ISDN terminálok közti interfész.
Az R referenciapont a terminál adapterek és a nem-ISDN terminálok közötti összeköttetés.
Az R-nél nagyon sokféle interfész található. A gazdaságosság az NT1 és NT2 egy egységbe integrálását követeli. Ezeket a módosított PBX-eket NT12 eszközöknek nevezik. Az NT1 elõnye viszont az, hogy a felhasználó elõl eltakarja az elõfizetõi hurkok technológiájában esetlegesen elõforduló változásokat. Ha végül is megvalósul majd az áttérés az optikai szálakra, akkor az NT1-ek új környezetbe való illesztése sokkal egyszerûbb, mint a PBX-ek illesztése vagy esetleges kicserélése. Egy másik ellentmondás az S referenciapont körül alakulhat ki. Emiatt az egyes országokban különbözõ, egymással inkompatibilis ISDN rendszereket fedezhetünk fel.
39. Mutassa be a digitális telefonközpont (PBX) mûködési elvét!
A telefonnal kapcsolatos részben már foglalkoztunk az alközpontokkal, amit most digitális adatátviteli vonatkozásai miatt ismét sorra kerül. A PBX-ek feladata az elõfizetõi hívások kapcsolása, amely kezdetben kézzel, a késõbbiekben automatikusan, (rotary, crossbar kapcsolás) történt. A modern PBX, amelyet PABX-nek (Private Automatic Branch eXchange - automatikus kapcsolású alközpont) vagy CBX2-nek (Computerized Branch eXchange - számítógép-vezérelt alközpont) is neveznek, már egy harmadik generációs rendszer.
Digitális PBX felépítése
A PBX központi része egy áramkörkapcsoló, amelybe modulok illeszthetõk. Minden modulkártya egy adott típusú eszköz számára biztosít kapcsolódási felületetet, kimenetén mindig egy ISDN bitfolyamot elõállítva. A vezérlõegység egy általános célú számítógép. A vezérlõegység összegyûjti a hívott szám számjegyeit, majd a kapcsolót a hívó és a hívott berendezések közötti kapcsolat létrehozására utasítja. Kétféle típusú kapcsoló van. Az egyik a mátrix alakban elrendezett keresztezõdéses kapcsoló (crosspoint switch). Ennek mechanikus megfelelõje a crossbar kapcsoló. A metszéspontokban a kimenõ és bemenõ vonalakat félvezetõ-kapcsolók köthetik össze.
A keresztezõdéses (mátrix) kapcsoló
Idõosztásos kapcsoló
A másik megvalósítási forma a fenti ábrán látható idõosztásos kapcsoló (time division switch). Az idõosztásos kapcsoló az n darab bemeneti vonalat sorban egymás után letapogatja, és egy n (idõ)résbõl álló bemeneti keretet állít össze. Minden egyes rés k bitbõl áll. Az idõosztásos kapcsoló legfontosabb eleme az idõréscserélõ (time slot interchanger), amely idõréseket tartalmazó bemeneti kereteket fogad, és ugyancsak idõréseket tartalmazó kimeneti kereteket állít elõ.
40. Milyen részekbõl áll egy ISDN interfész? Milyen keretformátumot használ?
Az ISDN célja, hogy a felhasználó számára egy digitális bitcsövet biztosítson, akár a T, akár az S referenciaponton keresztül. Új típusú csatlakozót definiál, aminek nyolc érintkezõje (tûje) van. Ebbõl kettõ adás és adási föld, további kettõ vétel és vételi föld számára van kijelölve. A maradék négy közül kettõ a terminálok NT1, ill. NT2 általi tápfeszültség ellátásra, míg kettõ ennek fordítottjára használatos. A szimmetrikus átviteli módnak a következtében az ISDN kábel 1km hosszú lehet és jó zajtûrõ képességgel rendelkezik. A bitcsõben több csatorna is kialakítható, amelyek közül az eddig szabványosított csatornatípusok:
A
4 kHz-es analóg telefoncsatorna
B
64 kbit/s-os PCM csatorna hang és adatátviteli célokra
C
8 vagy 16 kbit/s-os digitális csatorna
D
16 vagy 64 kbit/s-os digitális csatorna, a sávon kívüli jelzésre
E
64 kbit/s-os digitális csatorna, a sávon belüli jelzésre
H
384, 1536, ill. 1920 kbit/s-os digitális csatorna
A szabványosításnak nem szándéka, hogy a digitális bitcsövön a csatornák tetszõleges kombinációja létezzen. Eddig három kombinációt szabványosítottak (1994):
1) Alapsebesség: 2B + 1D
2) Primer sebesség: 23B + 1D (U.S. és Japán) vagy 30B + 1D (Európa)
3) Hibrid: 1A + 1C
ISDN bitcsövek
Az alapsebességû D-csatorna 16 kbit/s-os. Híváskéréseket az ezen elküldött üzenetek segítségével lehet kiadni.
Egy tipikus híváskérési üzenet kijelöli a használandó B csatornát, és megadja a hívandó ISDN telefonszámot, és esetleg egyéb opciókat ( pl. “R” hívás ) is tartalmaz. A D-csatorna további három logikai alcsatornára van felosztva: az s alcsatornára, amely jelzési célokra szolgál ( pl. hívás-felépítés ), a t alcsatornára, amelyen telemetriás eszközöket ( pl. füstérzékelõk ) használhatnak, és p alcsatornára, amely kis adatátviteli sebességen adatcsomagok átvitelére alkalmas.
A primer sebességû interfészt a T referenciapontoknál való használatra, PBX-el rendelkezõ üzleti vállalkozások számára tervezték. A 23B + 1D választás lehetõvé teszi, hogy egy ISDN keret kényelmesen illeszkedjen az AT&T T1 rendszeréhez. A 30B + 1D választás pedig a CCITT 2,048 Mbit/s-os rendszeréhez való illeszkedést teszi lehetõvé.
Az alábbi ábrán azt a fizikai rétegbeli keretformátumot láthatjuk, amely alapsebességû NT1-tõl vagy NT2-tõl a TE1 felé irányuló forgalom esetén érvényes. A keret 48 bitbõl áll, az adatbitek száma 36. A keret elküldéséhez 250 µsec szükséges, ami 144 kbit/s-os adatátviteli sebességet jelent, de ha a nem adatbiteket is számítjuk, akkor az átviteli sebesség 192 kbit/s-ra emelkedik.
Az ISDN keretformátum
Fontos tudnunk azt, hogy a felhasználói adat csupán egy nyers bitfolyam. Nincs hibaellenõrzés, nincs ellenõrzõösszeg, nincs redundancia, nincs nyugtázás és nincs újraadás sem. Ha hiba történik akkor azt a felsõbb rétegeknek kell javítania. Az ISDN semmi mást nem tesz, mint a B csatornák (és kisebb mértékben a D-csatorna) segítségével a felhasználónak nyers bitfolyamot biztosít.
41. Mi az ATM? Mi az alapgondolata?
ATM - Asychronous Transfer Mode
Az ISDN továbbfejlesztésében nagy szerepet fog játszani, egy olyan átviteli módszer alkalmazása, amely figyelembe veszi az információforrások különbözõségét. A jelenlegi információátviteli rendszerek olyan protokollokat, adatátviteli módszereket használnak, amely az adott típusú információ átviteléhez fejlesztettek ki. Ezért más típusú információ átvitele ilyen csatornán keresztül rossz nem hatékony csatorna kihasználást okoz. (Például a telefonvonalak tervezésénél csak az emberi beszéd 4 kHz-es sávszélességét vették alapul, nem gondoltak nagysebességû adatátvitel megvalósítására.
Az alkalmazások alapvetõen kétféle digitális átvitelt igényelnek:
állandó bitsebességet biztosítót (CBR - Constant Bit Rate), Ilyen például a digitális 64 kbit/s-os telefon, telefax,TV átvitel.
változó bitsebességet biztosítót (VBR - Variable Bit Rate). változó sadatátviteli sebességet igényel az interaktív szöveg és képátvitel. Ilyenkor sokszor lökésszerûen egy állandó bitsebességû átvitel zajlik, amit hosszabb szünet követ. Video átvitelnél is elegendõ csak a kép teljes változásakor átvinni a képet, közben csak a változásokat.
Az ATM-et, ez utóbbi VBR típusú adatátvitelre tervezték. Ezeket a követelményeket kielégítendõ, az ATM aszinkron idõosztásos multiplex adatátvitelt használ, viszonylag kis méretû csomagokkal.
A csomagok 53 oktet (oktet=8 bit) hosszúak, ebbõl mindössze 5 oktet a fejléc és 48 oktet az információ. A fejrész tartalmazza a csomagot vivõ virtuális kapcsolat adatait. Az információs mezõ rövid, így a pufferek a kezelõ pufferek méretei kicsik lehetnek.
Az elérhetõ adatátviteli sebesség nagyobb 1 Gbit/s-nál, jellegénél fogva ISDN kommunikáció átvitelére alkalmas.
42. Mutassa be a GPIB (IEC625) párhuzamos adatátvitelt!
Bájt-soros bitpárhuzamos adatátvitel (GPIB)
Nagyon sok esetben kell mérõkészülékeket vezérelni, mérési eredményeiket feldolgozni, készülékek együttmûködésének biztosításával mérõrendszereket kialakítani. Mivel ilyen esetekben általában laboratóriumon belüli, nem nagy távolságokról van szó, ezért célszerû a párhuzamos adatátvitel elõnyeit kihasználni.
Az IEC 625 ajánlásában egy általános célú csatlakozó rendszer leírását specifikálta, amely elsõsorban automatikus mérõrendszerek készülékeinek összekapcsolásra szolgál, és biztosítja az összekapcsolt eszközök közötti kommunikációt.
Az IEC 625 ajánlás célkitûzései
Gyártó független nyitott kommunikációs rendszer
Eltérõ képességû készülékek összekapcsolhatóságának megvalósítása
Minél egyszerûbb, egységesebb kódrendszer kialakítása
A kommunikáció üzenetek formájában zajlik:
Interfész üzenetek: a rendszer mûködését koordinálják
Készülékfüggõ üzenetek: az összekapcsolt berendezések üzemmódját befolyásolják.
Alapvetõ sajátosságok:
· Kiépíthetõség: maximum 15 készülék, melyek egymástól legfeljebb 20 m-re lehetnek
· Adatátvitel: maximum 1 Mbit/s, az adatkeretek rövidek (10-20 karakter)
· Mechanikai elõírások: Speciális 25 pólusú csatlakozó
· Villamos elõírások: Meghajtó és vevõáramköröknek a TTL specifikációt kell teljesíteni
Az összekapcsolt készülékek kommunikációs státusza háromféle lehet:
· Beszélõ (talker): Egyszerre csak egy beszélõ lehet aktív. Beszélõ státuszban egy készülék készülékfüggõ adatokat továbbíthat a buszon.
· Hallgató (listener): Címzett állapotában egy hallgató készülék készülékfüggõ üzeneteket vehet.
· Vezérlõ: Gondoskodik a beszélõ és hallgató címek kiosztásáról.
Funkcionális elõírások:
A buszra kapcsolt rendszer minden elemének funkciójától függõen lehet beszélõ, illetve hallgató címe mely õt adott minõségében egyértelmûen azonosítja. Közös hallgató címe lehet az azonos információkat igénylõ berendezéseknek, de beszélõ cím csak egyedi lehet. Általában minden mérési összeállítás tartalmaz egy vezérlõ készüléket amely koordinálja a kommunikációt.
A rendszer felépítése: A rendszer minden készüléke rendelkezik buszillesztõ egységgel a buszrendszer felépítése:
· 8 adatvezeték
· 3 vezérlõ vezeték
· 5 kiegészítõ vezérlõ vezeték
IEC 625 interfész kialakítása
Az egyes jelvezetékek szerepe:
· DIO1..DIO8 (Data I/O): üzentek továbbítása, (cím, program, eredmény, utasítás)
· DAV (Data Valid): a jelforrás jelzi, érvényes adat van a buszon
· NRFD (Not Ready for Data): hallgató jelzi vételkészségét
· NDAC (No Data Accepted): hallgató készülék jelzi az elfogadást
· IFC (Interface Clear): valamennyi készülék alapállapotba állítása
· ATN (Attention): cím, üzenet, címzett parancs, elválasztása a készülékfüggõ üzenettõl
· SRQ (Service Request): a vezérlõtõl kérhetõ az éppen folyó mûvelet megszakítása
· REN (Remote Enable): a vezérlõ jelzi, hogy üzenete távvezérlésre állít egy készüléket
· EOI (End or Identify): üzenet utolsó elemének jelzése, vagy vezérlõ általi lekérdezés
IEC 625 interfész handshake
A Paralell Poll (PP) üzemmód lehetõvé teszi egy készüléknek, hogy nem beszélõ státuszban állapotüzenetet küldjön a vezérlõnek. A Serial Poll (SP) üzemmód lehetõvé teszi, hogy SRQ segítségével állapotüzenetet küldjenek a vezérlõnek.
A fenti ábrán látható idõdiagramon végigkövethetõ az adatátvitel handshake folyamata. Mivel a rendszer elemei eltérõ sebességûek ezért a buszsebesség a vezérlõjelek segítségével mindig a leglassabb készülékhez igazodik.
43. Mi a mester-szolga és az adó-vevõ szerepek közötti különbség I2C busz esetén?
minden egység lehet Adó ill Vevõ. Ezen felül megkülönböztetünk Master és Slave eszközöket. Így összesen két funkció és két szerep különböztethetõ meg:
A funkciók:
TRX = Transmitter (adó): Az egység amelyik adatot küld a buszra.
RCV = Recevier (vevõ): Az egység amelyik adatot fogad a buszról.
A szerepek:
MST = Master (mester): Az egység amelyik kezdeményezi az átvitelt, az átvitelhez az órajelet generálja, és be is fejezi az átvitelt.
SLV = Slave (szolga): A mester által megcímzett egység.
Egy mikrokontroller I2C egysége mindegyik szerepre és funkcióra képes. Természetesen ha ez az egység vezérli a perifériákat (és a gyakorlatban ez a leggyakoribb eset), akkor szerepe: mester és a perifériák a szolgák.
44. Rajzolja fel és magyarázza el az I2C busz mûködését!
Az I2C, Inter IC azaz IC-k közötti busz. Az I2C busz nagybonyolultságú integrált áramkörök közötti soros információcserét biztosító, azt fizikailag három vezetékkel megvalósító sínrendszer. Az átviteli félduplex módon történik, sebessége kb. 100-400 kbit/s-ig növelhetõ. Az ilyen buszt tartalmazó nagybonyolultságú integrált áramkörök egymással könnyen, kevés vezetékkel tudnak sorosan kommunikálni. A kommunikáció kétirányú adatvonalon (SDA=Serial Data) keresztül történik, és egy külön órajel (SCL=Serial Clock) szinkronizálja az adatvezetéken az adatokat.
A busz elvi felépítése az alábbi ábrán látható.
A tranzisztorok kikapcsolt állapotában a felhúzó ellenállás miatt, a vonalak magas állapotban vannak. Ez az alaphelyzet. Ha bármelyik tranzisztort bekapcsoljuk, az a vezetéket a földre kapcsolja, így nulla állapotú. Ezt a megoldást az elektronikában huzalozott vagy kapcsolatnak hívják.
A vezérlési elvbõl következik, hogy mindig csak egy egység vezérelheti az adott vezetéket, a többi egység a tranzisztorát nem kapcsolhatja be. Az eddig tárgyalt adás mellett minden egység képes a vonalon lévõ adatokat is venni egy erõsítõn keresztül.
I2C kommunikáció elve
Még egy érdekes megállapítás: egy egység el tudja dönteni hogy a vezetéket más nem vezérli-e. Ha ugyanis az adatokat a vezetékre kapcsolja, a saját vevõerõsítõjén ugyanazt az adatot kell vennie, mint amit kiküldött. Ha ez nem teljesül, valamelyik másik egység is “piszkálja” a vonalat, azaz a buszfoglaltság azonosítható.
45. Hogyan történik egy bit átvitele az I2C buszon?
Az átvitel bit szinten a következõ: az eredetileg magas szinten lévõ SDA vonalra kerül a 0 vagy 1 értéknek megfelelõ feszültségszint. Az SCL vonal magas szintje alatt érvényes az adat. Az adat csak az SCL vonal alacsony szintje alatt változhat.
Bit átvitel, START és STOP feltétel az I2C buszon
A busz aktív és inaktív állapotát a START és STOP feltételekkel tudjuk definiálni.
START feltétel akkor lép fel és a busz aktív lesz amikor SCL magas állapotában az SDA vonalon egy H-L átmenet van.
STOP feltétel akkor lép fel, amikor SCL magas állapotában az SDA vonalon egy L-H átmenet van.
A START és STOP állapotokat csak a mester generálhatja. A busz aktív a START és STOP állapot között. Ezután válik a busz szabaddá.
46. Hogyan történik egy bájt átvitele az I2C buszon?
Az SDA vonalon sorosan átvitt adat mindegyike 1 bájt = 8 bit hosszúságú. Az átvitt bájtok száma nincs korlátozva. Az adónak a vevõ minden bájt vételét egy L szintû nyugtázó (ACK = acknowledge) bit küldésével igazolja. Az ehhez szükséges órajelet a mester generálja, az adó az SDA vonalat elengedi. A vevõnek ekkor az ACK generáláshoz le kell húznia az SDA vonalat. Az átvitel a legmagasabb helyiértékû (MSB) bittel kezdõdik.
Az adatbiteket az adó, az ACK bitet a vevõ küldi. Ha egy vevõ nem képes egy adatot venni akkor az ACK bit küldése helyett az SCL vonalat 0 szinten tartja. Ez egy várakozó állapot.
Vegyük észre, hogy az adat- és az órajel vonalat az adó és a vevõ felváltva használja. Ez megköveteli mind az adó mind a vevõ számára a nagyon pontos kommunikációs feltételek betartását.
Bájt átvitel az I2C buszon
A "minden bájt nyugtázása" szabály alól két kivétel van:
Az egyik akkor lép fel, ha a mester a vevõ (MST/RCV). Ilyenkor jelezni kell az adatbájt sorozat végét, a küldõnek nem adva ACK-ot. Az ACK jelhez kapcsolódó órajelet a mester természetesen generálja, de az SDA vonalat nem húzza le L szintre. Ezt hívják negatív nyugtázásnak (NACK).
A másik kivétel: a szolga akkor küld NACK jelet, ha nem képes újabb adatbájtokat elfogadni. Ez akkor lép fel , ha olyan átvitelt kezdeményezünk, amit nem képes fogadni.
47. Mi jelzi egy átvitel kezdetét és végét az I2C buszon?
Átvitel kezdete: A mester START állapotba hozza a buszt (S) és kiküldi a szolga címét.
Átvitel vége: MASTER WRITE-nál az utolsó adat küldése után a mester STOP állapotba hozza a buszt (P).
MASTER READ-nél az utolsó adat küldését a mester negatív nyugtázással jelzi (NA). Ezek után a mester STOP állapotba hozza a buszt (P).
48. Magyarázza el az egyvezetékes busz mûködését!
Az adatátvitel megvalósítható (a közös föld mellett) egy vezetékkel is. Ilyenkor a soros adat szinkronizmusát egy külön órajel nem tudja biztosítani, ezért a már az aszinkron soros átvitelnél ismertetett idõzítéses szinkronizálás jöhet számításba. Nézzük az alábbi ábrát!
A kétirányúságot az elõzõekben már bemutatotthoz hasonló tranzisztor-erõsítõ kombináció biztosítja. Természetesen az átvitel itt is csak félduplex lehet.
Egy bit átvitelekor a mester az eredetileg alacsony szintû vonalat 1 ? s ideig elengedi, így az magas állapotba kerül. Utána ha a mester egy 60 ? s-os tartományon belül végig nulla szintet kényszerít a vonalra, akkor ezt 0 értékû bitnek értelmezi a szolga.
Ha ezen belül (általában a felénél) 1-be váltja a vonalat, akkor 1 értékû bitet küldött. A szolga által küldött adást is a mester vezérli. Induláskor itt is a mester adja a vonalra az 1 ? s.-os magas szintet. Ezek után 1 ? s múlva figyeli a vonalat, ha a szolga legalább 15 ? s idõre magasra állítja, akkor 1 értékû bitet küldött, ha nulla szinten tartja, akkor 0 értékû bitet küld vissza.
A most bemutatott két megoldás jól illusztrálja azokat a lehetõségeket, amelyeket egy kontrollerrel megvalósított kommunikáció biztosítani tud.
3. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok
Milyen feltételezésekkel tárgyalhatók a közeg hozzáférési módszerek?
Milyen hozzáférési módszerek lehetségesek a közeg elérési módja alapján?
Mi a véletlen, az osztott és a központosított átvitelvezérlés lényege?
Mi az az ütközés?
Ismertesse a CSMA/CD módszert!
Hogyan mûködik a réselt gyûrû?
Hogyan mûködik a regiszter beszúrásos gyûrû?
Hogyan mûködik a vezérjeles gyûrû?
Hogyan mûködik a vezérjeles sín?
Ismertesse a CSMA/CA módszert!
Mikor és miért elõnyös a lekérdezéses, (polling) eljárás?
Foglalja össze a vonalkapcsolásos és TDMA eljárás lényegét!
1. Milyen feltételezésekkel tárgyalhatók a közeg hozzáférési módszerek?
A következõk feltételezésével tárgyalhatók ezek a módszerek:
N számú független ADÓ osztozik egy kommunikációs csatornán,
az állomásoknak van ütközésérzékelõ mechanizmusa, (ütközés: két ADÓ ad egy idõben)
az állomások képesek a csatorna foglaltságát figyelni.
2. Milyen hozzáférési módszerek lehetségesek a közeg elérési módja alapján?
A közeg elérési módja szerint három fõ hozzáférési módszer lehetséges:
Véletlen vezérlés: akkor a közeget elvileg bármelyik állomás használhatja, de a használat elõtt meg kell gyõzõdnie arról, hogy a közeg más állomás által nem használt.
Osztott vezérlés: ebben az esetben egy idõpontban mindig csak egy állomásnak van joga adatátvitelre, és ez a jog halad állomásról-állomásra.
Központosított vezérlés: ilyenkor van egy kitüntetett állomás, amely vezérli a hálózatot, engedélyezi az állomásokat. A többi állomásnak figyelnie kell, hogy mikor kapnak engedélyt a közeg használatára.
Ezen belül számos megoldás lehetséges, a legfontosabbakat a következõ felosztásban foglaltuk össze:
3. Mi a véletlen, az osztott és a központosított átvitelvezérlés lényege?
Véletlen átvitel-vezérlés: Mindegyik állomás figyeli a csatornát: ha szabad akkor az adás idejére kisajátítja. A módszer nevében szereplõ véletlen kifejezés döntõ jelentõségû: mivel nincs külön eljárás az adási jog megadására, ezért elvileg nem lehet felsõ idõkorlátot adni az üzenettovábbítás idõbeli bekövetkezésére.
Osztott átvitel vezérlés: Lényegében minden állomás a közeghez való vezérlés funkcióját is betölti, és ez a szerep váltakozva továbbadódik.
Központosított átvitelvezérlés: Ezeknél az eljárásoknál mindig van egy kitüntetett egység, amelynek feladata az egyes állomások hálózathoz való hozzáférésének a vezérlése.
4. Mi az az ütközés?
Ütközést jelzõ vivõérzékeléses többszörös hozzáférésnél (CSMA/CD) elõfordulhat olyan eset, amikor egyszerre két vagy több állomás akarja használni a közeget. Az adás közben — mivel közben a csatornán lévõ üzenetet veszi — el tudja dönteni, hogy az adott és a vett üzenetfolyam egyforma-e. Ha ezek különbözõk, akkor azt jelenti, hogy valaki más is “beszél”, azaz a küldött üzenet hibás, sérült. Ezt ütközésnek hívják, és ilyenkor az állomás megszakítja az üzenetküldést. Az ütközés miatt kudarcot vallott állomások mindegyike az újabb adási kísérlet elõtt bizonyos, véletlenszerûen megválasztott ideig várakozik.
5. Ismertesse a CSMA/CD módszert!
Ütközést jelzõ vivõérzékeléses többszörös hozzáférés (CSMA/CD):
A módszer angol elnevezése: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection =CSMA/CD. Ennél a módszernél, mielõtt egy állomás adatokat küldene, elõször “belehallgat” a csatornába, hogy megtudja, hogy van-e éppen olyan állomás amelyik használja a csatornát. Ha a csatorna “csendes”, azaz egyik állomás sem használja, a “hallgatódzó” állomás elküldi az üzenetét. A vivõérzékelés (carrier sense) jelenti azt hogy az állomás adás elõtt belehallgat a csatornába. Az állomás által küldött üzenet a csatornán keresztül minden állomáshoz eljut, és véve az üzenetet a bennfoglalt cím alapján eldöntheti hogy az neki szólt (és ilyenkor feldolgozza), vagy pedig nem (és akkor eldobja).
Ennél a módszernél természetesen elõfordulhat olyan eset, amikor egyszerre két vagy több állomás akarja használni a közeget. Az adás közben — mivel közben a csatornán lévõ üzenetet veszi — el tudja dönteni, hogy az adott és a vett üzenetfolyam egyforma-e. Ha ezek különbözõk, akkor azt jelenti, hogy valaki más is “beszél”, azaz a küldött üzenet hibás, sérült. Ezt ütközésnek hívják, és ilyenkor az állomás megszakítja az üzenetküldést.
Az ütközés miatt kudarcot vallott állomások mindegyike az újabb adási kísérlet elõtt bizonyos, véletlenszerûen megválasztott ideig várakozik. Ezek az idõk a véletlenszerûség miatt eltérõk, és a versengõ állomások következõ hozzáférési kísérlete során egy, a legrövidebb várakozási idejû fog tudni adni, mivel a többiek a várakozási idejük leteltével adás elõtt a csatornába belehallgatva azt már foglaltnak fogják érzékelni. Az e protokoll szerint mûködõ állomások a következõ három állapot valamelyikében lehetnek: versengés, átvitel, és tétlen állapot. Végiggondolva az eljárást, nyilvánvaló, hogy gyér forgalom esetén a közeghozzáférés nagyon gyors, mivel kevés állomás kíván a csatornán adni. Nagy hálózati forgalom esetén az átvitel lelassul, mivel a nagy csatorna terhelés miatt gyakoriak lesznek az ütközések. A széles körben elterjedt Ethernet hálózat ezt a módszert használja, és részletesebben a LAN-okkal foglalkozó fejezetben — mint az IEEE 802.3 szabvány — írunk róla.
6. Hogyan mûködik a réselt gyûrû?
Réselt gyûrû (slotted ring):
A gyûrûn felfûzött állomások rés-eknek elnevezett rögzített hosszúságú kereteket adnak körbe. Minden résben van egy jelzõ (marker) amelyik jelzi a rés foglaltságát. Mivel a rés hossza állandó, az állomásnak az üzeneteit akkora darabokra kell vágnia, hogy azok elférjenek a résben (az állomáscímekkel, és egyéb kiegészítõ információval együtt.) Ha egy állomáshoz egy nem foglalt (üres) rés érkezik, akkor az elhelyezi benne a saját adatait, és továbbadja az immár foglalt keretet. Természetesen az adatot elhelyezõ állomásnak a feladata a visszaérkezett keret kiürítése, azaz a foglaltságának a megszüntetése. Ha átviteli, vagy egyéb hibák miatt (pl. az állomás elromlik) ez nem történik meg, akkor ez a rés foglaltan tovább kering a gyûrûben. Ezért kijelölnek egy állomást, amely felügyelõi feladatot is ellát: ez figyeli, hogy van-e olyan rés, amely a gyûrûben nem jut alaphelyzetbe, és ha ilyen van, egy idõ múlva eltávolítja a gyûrûbõl. Mivel önmagában a közeg nem biztosítja a rések megfelelõ lépkedéséhez szükséges késleltetést, ezért az állomásokon (és így a gyûrûn) a bitek átvitele léptetõregiszterek segítségével van lassítva.
Réselt gyûrû mûködése
7. Hogyan mûködik a regiszter beszúrásos gyûrû?
Regiszter beszúrásos gyûrû (register insertion ring):
A gyûrû topológiájú hálózatoknál a másik alkalmazott eljárás a léptetõregiszter késleltetõ funkcióján túl, annak tárolási képességét is kihasználja. A hálózati illesztõben két regiszter: egy léptetõ- (shift-) és egy tároló- regiszter található.
A gyûrû indulásakor a mutató a léptetõ regiszter kezdõ pozíciójára mutat. Ahogy jönnek a bitek a hálózatról, a pointert mindig bitenként balra lépteti, azaz a gyûrûben lévõ biteket tárolja. Közben a keretben lévõ címet a beérkezett bitekbõl megállapítja.
Ha nem az állomásnak szól, akkor a kapcsolón keresztül kezdi kiléptetni a biteket, miközben az újabb érkezõ bitek a mutató által jelölt helyre íródnak, amely a léptetés miatt mindig felszabadul. Ha a keret utolsó bitjei is beérkezett, akkor a maradékot még kilépteti és mutató ismét a kezdõ pozícióba kerül.
Ha a keret az állomásnak szólt, akkor a kapcsoló 2-es pozícióba kerülve nem engedi a keret kijutását, azaz kivonja a keretet a gyûrûbõl.
Kivitel esetén az állomás által összeállított keret a KIMENETI TÁROLÓ REGISZTER-ben van. Kivitel csak akkor lehetséges, ha a az elõzõleg vett, és továbbadandó keret utolsó bitjét is már kitolta a BE-KIMENETI LÉPTETÕ REGISZTER-bõl a gyûrûre, és a regiszterben elegendõ hely van a kimeneti keret fogadására. Csak ekkor kerül a kimeneti kapcsoló a 3-as pozícióba, és kerül a regiszter tartalma bitenként a gyûrûre, a bemenettel szinkronban. Az új bemenet eközben gyûlik a felsõ regiszterben. Ha a kimeneti tároló regiszter kiürült, a kimeneti kapcsoló ismét az 1-es helyzetbe billen, folytatva a vett bitek küldését.
A módszer elõnye, hogy a gyûrû kisajátítást megakadályozza. Ha csak egy állomás aktív, akkor azonnal szinte állandóan adhat, ahogy ismét feltöltötte a kimeneti regiszterét. Ha azonban más állomás is használja a gyûrût, akkor a keretének elküldése után valószínûleg nem küldhet újabbat, mert a be-kimeneti regiszterében nem lesz elég hely.
Regiszter beszúrásos gyûrû
8. Hogyan mûködik a vezérjeles gyûrû?
Vezérjeles gyûrû (Token Ring):
Fizikailag gyûrû topológiájú hálózatok esetén — mivel lényegében páronként pont-pont összeköttetés valósul meg — a leggyakrabban használt hozzáférési módszer a vezérjel továbbításos eljárás, amelyben egy ún. vezérjel (token) halad körben a gyûrû mentén állomásról állomásra. A vezérjel lényegében egy rövid üzenet, ami utal a gyûrû foglaltságára. Ha szabadot jelez, akkor a tokent vevõ állomás számára ez azt jelenti, hogy üzenetet küldhet. A tokent foglaltra állítja és üzenettel együtt küldi tovább, vagy más megoldásként kivonja a gyûrûbõl. Az üzenet a gyûrûn halad körben állomásról állomásra.
Az üzenetet az állomások veszik, megvizsgálják hogy nekik szól-e, majd továbbadják. Amikor a gyûrûben az üzenet visszaér az elküldõ állomáshoz, akkor kivonja az üzenetét a gyûrûbõl, a tokent szabadra állítja, és továbbküldi az immár szabadot jelzõ vezérjelet más állomás számára.
Vezérjeles gyûrû
Elképzelhetõ, hogy valamilyen hiba miatt egy üzenet nem kerül kivonásra. A leblokkolás megakadályozására kijelölhetnek egy aktív felügyelõ állomást, amely az ilyen “árva” üzenetek figyeli és kivonja ezeket a hálózatból. A többi állomás ún. passzív felügyelõ, és az aktív felügyelõ meghibásodásakor egy másik veszi át a szerepét. A módszer elõnye a garantált, adott idõn belüli üzenetadás. Az állomások között prioritás is kialakítható, azaz a nagyobb prioritású állomások az alacsonyabb szintû állomások elõtt kaphatnak lehetõséget adataik továbbítására. Részletesebben a LAN-okkal foglalkozó fejezetben mint az IEEE 802.5 szabvány írunk róla.
9. Hogyan mûködik a vezérjeles sín?
Vezérjeles sín (Token bus - Vezérjel busz):
A vezérjel továbbításos eljárást két különféle topológiájú (busz illetve gyûrû) hálózati szabványban is használják. Busz topológiájú hálózat esetén vezérjel busz szabványról beszélünk. A vezérjel busz az átviteli közeget úgy vezérli, hogy az állomásról állomásra történõ vezérjel (ún. token) továbbítása egy logikai gyûrût képez.
Vezérjeles sín
Amikor egy állomás vette a vezérjelet, lehetõséget kap arra hogy adatblokkokat továbbítson a számára biztosított maximális idõn belül. Ha nincs adandó adatblokkja, akkor a tokent azonnal továbbadja. Fontos megjegyezni, hogy bár az állomások kapcsolata gyûrû, fizikailag mégis felfûzött busz topológiájú. Részletesebben a LAN-okkal foglalkozó fejezetben mint az IEEE 802.4 szabvány írunk róla.
10. Ismertesse a CSMA/CA módszert!
Ütközést elkerülõ, vivõérzékeléses többszörös hozzáférés (CSMA/CA):
A módszer angol elnevezése: Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) =CSMA/CA. A véletlen közeghozzáférésekkel foglakozó részben már a módszer alapgondolatát megismertük: Itt minden állomás adást figyelve “belehallgat” a csatornába. Az adás befejezése után minden állomás egy adott ideig vár, amit egy logikai listában elfoglalt helyük határoz meg. Ha ez alatt az idõ alatt más állomás nem kezd adni, akkor elkezdi az adást.
11. Mikor és miért elõnyös a lekérdezéses, (polling) eljárás?
Az eljárás elõnyös, mert a rugalmas vezérlés lehetõséget biztosít arra hogy egy mellékállomás több üzenetet is küldjön egymás után, és a lekérdezési sorrendben többször szereptetve egyes mellékállomásokat, azok magasabb prioritást kapnak. Az eljárás sebezhetõ pontja a mellékállomásoknál bonyolultabb fõállomás meghibásodási lehetõsége, hiszen ilyenkor az egész hálózat megbénul. Mivel minden két mellékállomás közötti üzenetváltás kétszer megy át a hálózaton ez növeli az átviteli idõt.
A mûködési elv miatt elsõsorban csillag kialakítású hálózatoknál használják.
12. Foglalja össze a vonalkapcsolásos és TDMA eljárás lényegét!
Vonalkapcsolásos eljárás: A lekérdezéses (polling) eljárásnál a fõállomás fõ funkciója a postás szerep volt. Mivel az elsõdleges feladat a mellékállomások egymással való kommunikációja, ez megoldható egy Ha ez lehetséges, akkor a két mellékállomást egy vonalon relék vagy elektronikus kapcsolók segítségével összeköti, és a két állomás üzeneteket válthat egymással a kialakított áramköri úton keresztül. Mikor az üzenetváltást befejezik, a kapcsolat megszûnik és a kapcsoló felszabadul. Mivel a központban több kapcsoló helyezkedik el, ezért egyszerre több vonalkapcsolat is mûködhet. Itt is igaz az, hogy az intelligens kapcsolóközpont meghibásodása az egész rendszer számára katasztrófát jelent.
Idõosztásos többszörös hozzáférésû eljárás (TDMA): Az angol rövidítés a Time Division Multiple Access kifejezés elsõ betûibõl alkotott betûszó. Elsõdlegesen busz felépítésû hálózatoknál alkalmazzák. Ennél az eljárásnál minden a buszhoz kapcsolódó mellékállomás, egy adott idõszeletben adhat. Ha nincs üzenete, akkor a szelet kihasználatlan marad.
4. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 1 - 10
Mi a csomag és keret közötti különbség ?
Milyen módszereket ismer egy bitfolyam keretekké tördelésére ?
Ismertesse a karakter-beszúrásos módszer lényegét !
Ismertesse a bitbeszúrásos módszer lényegét !
Mi az a Hamming távolság ?
Mi az ECC és CRC ?
Ismertesse az egyirányú "megáll és vár" protokollt !
Ismertesse az egyirányú összetett protokollt !
Miért elõnyös a kétirányú protokollok használata ? Mi az a piggy-back technika?
Mi a csúszóablakos protokoll lényege ?
1. Mi a csomag és keret közötti különbség ?
A protokollok feladata egy összeállított keret átvitele két csomópont között. Az adatokat a hálózati rétegtõl kapja az adatkapcsolati réteg, és az általa összeállított információcsomagokat, vagy más néven kereteket átadja a fizikai rétegnek, ami bitenként küldi át a fizikai közegen.
2. Milyen módszereket ismer egy bitfolyam keretekké tördelésére ?
Karakterszámláló módszer: a keret fejlécében megadjuk a keretben lévõ karakterek számát. Ez a VEVÕ oldalán meghatározhatóvá teszi a keret végét.
Kezdõ és végkarakterek alkalmazása karakterbeszúrással
Kezdõ és végjelzõk bitbeszúrással
3. Ismertesse a karakter-beszúrásos módszer lényegét !
Kezdõ és végkarakterek alkalmazása karakterbeszúrással: az elõzõ módszernél a keret karaktereinek vételénél egy számlálót is folyamatosan kell egyesével csökkenteni (dekrementálni), amely kezdeti értékét is a keretbõl töltjük fel. Amikor a számláló értéke nulla, akkor értük el a keret végét. Jobb megoldás az ha egy speciális karaktersorozattal jelöljük a keret kezdetét és végét. Szokásos megoldás a DLE STX karakterkettõssel jelezni a keret kezdetét és DLE ETX-el a keret végét. Ezek speciális, az ASCII kódtáblában megtalálható karakterek, és keret adatrészében lévõ esetleges szövegekben nem fordulnak elõ. Más a helyzet, ha karakteralapú módszerrel bináris adatokat (pl. egy programkódot) kívánunk átvinni. Ilyenkor, mivel bármilyen bináris bitcsoport elõfordulhat, az adatmezõben megjelenhet a fenti két karakterkombináció, és ez hibás kerethatárt jelez. A megoldás: az ADÓ a kert összeállításakor az adatmezõben megjelenõ minden DLE kód után, azonnal beszúr még egy DLE karaktert. A VEVÕ pedig, ha a DLE karakter vétele után ismét DLE következik, egyszerûen a második DLE-t eldobja.
A hálózati réteg által küldött üzenet:
I T T E Z DLE V O L T
Az ADÓ adatkapcsolati réteg keretképzése és karakter beszúrása:
DLE STX I T T E Z DLE DLE V O L T DLE ETX
Az VEVÕ adatkapcsolati rétege leválasztja a kettõzött beszúrt karaktert:
DLE STX I T T E Z DLE V O L T DLE ETX
A VEVÕ hálózati rétegének átadott üzenet:
I T T E Z DLE V O L T
4. Ismertesse a bitbeszúrásos módszer lényegét !
Kezdõ és végjelzõk bitbeszúrással: ezt a módszert a rugalmasabb bitorientált átvitelnél használják. Minden keret egy speciális (a gyakorlatban legtöbbször) 01111110 bitmintával kezdõdik és végzõdik. Ha az ADÓ öt egymást követõ 1-est tartalmazó mintát talál az adatmezõben, akkor egy 0 bitet szúr be utána. A VEVÕ a másik oldalon pedig ezt a beszúrt bitet az öt egymás utáni 1-es bit érzékelése után kiveszi a bitfolyamból.
A hálózati réteg által küldött üzenet:
11111111110111
Az ADÓ adatkapcsolati réteg keretképzése és bitbeszúrása:
01111110 1111101111100111 01111110
A VEVÕ adatkapcsolati rétege leválasztja a beszúrt biteket:
01111110 11111111110111 01111110
A VEVÕ hálózati rétegének átadott üzenet:
11111111110111
Ha a 0 és 1 bitek kódolásán kívül még létezik nem használt kód, ez a keretképzésre felhasználható. A következõ ábrán az információt egy bit átvitelének közepén lévõ átmenet (állapotváltás) hordozza. Mivel az állapotváltás hiánya nem tartozik a kódoláshoz, ezért ez felhasználható a keret kezdetének és végének a jelzésére. Speciális információ jelzésére használható még az RS232C soros szabvány brake jelzése is. Ez azt jelenti, hogy az eredetileg MARK állapotú vonalat nem csak a START bit, és azt követõ bitcsoport átvitel idejére tartjuk SPACE állapotban, hanem olyan hosszú ideig, hogy az egyértelmûen külön állapotnak legyen tekinthetõ.
Keretezés nem használt állapottal
5. Mi az a Hamming távolság ?
Két tetszõleges kódszót megadva, mindig megállapítható, hogy hány bitben különböznek egymástól: a két szó kizáró vagy (XOR) kapcsolata által adott eredményben az 1-esek száma adja a különbséget, és ezt szokták a két kódszó Hamming távolságának nevezni.
Ennek az a jelentõsége, hogy ha két kódszó k Hamming távolságú, akkor az egyik a másikba k darab egyedi hibával konvertálódhat át.
Egy teljes kódszó rendszer Hamming távolságát úgy határozzuk meg, hogy képezzük minden lehetséges kódszó pár közötti Hamming távolságot, és ezek közül a legkisebb lesz az eredmény.
A paritásvizsgálat során is olyan kódszavakat generálunk, amelyek hossza eggyel nagyobb mint az eredeti kódszó. Ezért a Hamming távolságuk 1, és egyszeres bithibák kimutatására alkalmasak.
6. Mi az ECC és CRC ?
Egyedi bithibák kezelésére a hibajavító (error correcting codes - ECC) és hibajelzõ kódok (error detecting codes) alkalmazása ad lehetõséget. Mindkét esetben az adatblokkokat redundanciával küldik, hogy a vevõ az esetleges hiba tényét felfedezhesse (hibajelzés) illetve megállapíthassa hogy minek kellett volna jönnie (hibajavítás).
A redundáns kódok alkalmazásakor a bitcsoportot alkotó eredetileg m bites kódot r darab bittel egészítik ki, így a redundáns bitcsoport aminek általános elnevezése kódszó n=m+r bitbõl fog állni.
CRC - Cyclic Redundancy Check
Csoportos bithibák esetén inkább egy másik módszert használnak, Ez a hibavédelmi eljárás úgy mûködik, hogy egy keretnyi adatot egy elõre meghatározott bitsorozattal “elosztunk”, és a “maradékot” a keret részeként továbbítjuk. A vevõ oldalon ugyanezt az osztást végezzük el, és ha ez a keret részeként átküldött maradékkal egyezik, akkor hibátlannak fogadjuk el a keretet. A módszer részletezésétõl helyhiány miatt eltekintünk.
Három szabványos bitsorozat terjedt el:
CRC-12 6 bites karakterek átvitelekor használt
CRC-16 8 bites karakterek átvitelekor használt
CRC-CCITT 8 bites karakterek átvitelekor használt
Az olyan 16 bites ellenõrzõ összeg, amit a az utóbbi két módszer alapján állítunk elõ, észleli az összes egyes és kettõs hibát, az összes páratlan hibás bitet tartalmazó hibát, az összes 16 vagy ennél rövidebb csoporthibát, a 17 bites csoporthibák 99.997%-át, valamint a 18 bites és annál hosszabb csoporthibák 99.998%-át.
7. Ismertesse az egyirányú "megáll és vár" protokollt !
Egyirányú "megáll és vár" protokoll blokkvázlata
A valóságban nagyon sok esetben a VEVÕ nem képes olyan sebességgel feldolgozni a kereteket, azaz valahogy az ADÓ-t le kell lassítani olyan mértékben hogy a VEVÕ küldött kereteket mindig fel tudja dolgozni. Ez csak egy módon lehetséges: informálni kell az adót arról, hogy mikor küldheti a következõ keretet, azaz a vétel és a feldolgozás tényét nyugtázni kell. Vagyis a protokoll megköveteli az ADÓ-tól, hogy egy keret elküldése után addig várjon, amíg a kis üres (nincs adat!!!) nyugtakeret meg nem érkezik. Ezt a protokollt szokták “megáll ás vár” (stop and wait) protokollnak nevezni.
Látható, hogy bár az adatforgalom szimplex, azért a keretek már különbözõ idõpontokban két irányban áramlanak, ezért fél-duplex csatorna kialakítást igényel a fizikai réteg vonatkozásában. A protokoll jól mûködik az adatkeretek átvitelekor, hiszen a VEVÕ csak akkor küld vissza nyugtát, ha a keret vétele helyes volt. Mi van azonban akkor, ha VEVÕ által küldött nyugtakeret sérül meg? Mivel nyugta nincs, az ADÓ egy bizonyos idõ múlva ismét elküldené a nem nyugtázott keretet, amit a VEVÕ ismételten venne, azaz a benne lévõ adatok megkettõzõdve kerülnének a hálózati réteghez. Ez sajnos súlyos hiba.
A VEVÕ-nek kell egy olyan módszert alkalmaznia, amely megkülönböztethetõvé teszi a számára az elõször látott kereteket az újraadásra kerültektõl.
8. Ismertesse az egyirányú összetett protokollt !
Ennek egyszerû megoldása az, hogy az ADÓ egy számot helyez el minden elküldendõ keret fejrészébe, és ezáltal a VEVÕ eldöntheti, hogy elõször adott, vagy ismételt keretrõl van-e szó. Mivel a keretek és a nyugták egymás után vannak, ezért elegendõ 1 bittel jelezni az újraküldés tényét. Nézzük: a k-adik keretre (amelynek újraküldési bitje 0 volt, jelezve az elsõ küldést) a VEVÕ nyugtát küld, de az elvész. Az ADÓ mivel a k-adik keretet elküldte, de nem nyugtázták (legalábbis azt hiszi), egy adott idõzítés lejárta után ismételten elküldi a keretet, de már 1-es újraküldési bittel). A VEVÕ ezt véve, a bit alapján már tudja hogy ezt már vette, ezért nyugtát küld vissza az elveszett helyett, de a keretet eldobja.
Egyirányú összetett protokoll blokkvázlata
9. Miért elõnyös a kétirányú protokollok használata ? Mi az a piggy-back technika?
Az elõzõ esetekben az adatátvitel egyirányú volt, bár az utolsó két esetnél a nyugtázás miatt az ellenirányú átvitelre is szükség volt az ADÓ informálása miatt. A gyakorlatban az adatátvitel is a legtöbbször kétirányú, ezért célszerû ezt a kialakítást is megvizsgálni. A megoldás lehetne két különálló, ellentétes irányú adatcsatorna használata, de az a nyugtázás miatt valójában négy információs utat jelentene, ahol a nyugtacsatornák kihasználása kicsi lenne.
Jobb megoldás, ha mindkét irány számára ugyanazt a csatornát használjuk, hiszen az adatkereteket a nyugtakeretektõl a keret fejrészében elhelyezett jelzõ meg tudja különböztetni, és ez a keret vételekor azonosítható.
Egy egyszerû megoldással az átviendõ keretek számát csökkenthetjük: bármelyik irányba tartó adatkeretre ráültethetjük az elõzõ ellenirányú adatkeret nyugtáját. Ezt szokták ráültetési (piggy-back) technikának is hívni. Hogy egy nyugta akkor is visszajusson, ha éppen nincs visszafelé küldött adatkeret, célszerû egy adott idõzítés lejártakor a VEVÕ-nek önállóan útnak indítani. Persze, ha az adó eltérõ idõzítése miatt újra elküldi a keretet, akkor ez problémát jelent.
Kétirányú protokoll
10. Mi a csúszóablakos protokoll lényege ?
Az eddigiekben feltételeztük hogy a csatornán mindig egy adatkeret, majd rá válaszul egy nyugtakeret halad. A valóságban a csatorna jobb kihasználását teszi lehetõvé, ha megengedjük, hogy a csatornán több keret is tartózkodhat. Az ezt lehetõvé eljárásokat csúszóablakos (sliding window) vagy forgóablakos protokolloknak nevezik. A könyvben az elsõ megnevezést fogjuk használni.
Csúszóablakos protokoll
A protokollban minden egyes kimenõ keret egy 0-max (az ábrán:0-7) közötti sorszámot kap. A lényeg az, hogy a sorban elküldendõ keretek sorszámaiból egy aktualizált listát tart fenn az ADÓ. A listában szereplõ sorszámú keretek az adási ablakba (sending window) esnek. Az ADÓ adási ablakában az elküldött, de még nem nyugtázott keretek vannak. Mikor egy nyugta megérkezik az ablak alsó fele feljebb csúszik, lehetõvé téve újabb keret elküldését. Nem kell a kereteket egyenként nyugtázni, ha pl. az ADÓ az 1-es sorszámú keretre kap nyugtát, ez azt jelenti, hogy nyugtázott a 6,7,0,1 keret. (ld. ábra). Mivel a kereteket esetleg újra kell adni, ezért az ablakban lévõ kereteket ismételt adásra készen memória-pufferekben kell tartani. Az ADÓ ezenkívül az ablakban lévõ minden keret elküldésétõl eltelt idõt nyilván tartja, és ha ez egy értéknél (timeout) nagyobb, akkor újra adja.
A VEVÕ egy vételi ablakot (recieving window) tart fenn, amely az elfogadható keretek sorszámait tartalmazza. Bármelyik ablakon kívüli keret érkezésekor az eldobódik. Ha a k-adik keret érkezik, akkor rá a nyugta a következõ két feltétel teljesülése esetén lesz visszaküldve: 1. A k-adik keret még nem lett nyugtázva. 2. Minden keretet az elsõnek várt (az ábrán a 6.) és a k-adik között már vettünk.
4. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 11 - 20
4. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 11 - 20
Ismertesse az egybites csúszóablakos protokollt !
Ismertesse a visszalépés n-el technikájú protokollt !
Ismertesse a szelektív ismétlõ protokollt !
Mutassa be a CCITT V.41 ajánlást !
Mutassa be az IBM BISYNC protokollt ! Hogyan épül fel egy BYSINC üzenet ?
Hogyan történik egy BYSINC üzenetváltás ?
Mutassa be a HDLC protokollt ! Milyen állomáselrendezések lehetségesek ?
Hogyan épül fel és milyen részekbõl áll egy HDLC keret?
Milyen kerettípusokat használ a HDLC protokoll ?
Milyen mûködési módjai vannak a HDLC protokollnak ?
11. Ismertesse az egybites csúszóablakos protokollt !
Ez a legegyszerûbb ilyen jellegû protokoll. Hasonló a megáll-és-vár protokollhoz, de az átvitel mindkét irányban folyik, és az ellenirányú csomag hordozza az elõzõleg küldött nyugtáját. Legyen két állomás, A és B! Jelölések: küld, vesz, pl Avesz=A vesz. A keret jelölése: (sorszám, nyugta, az A vagy B által küldött adatcsomag jelölése). Mivel mindig csak akkor lehet új keretet küldeni, ha nyugtázva van az elõzõ, a sorszám és nyugta értéke csak 0 vagy 1 lehet.
A kezdi az adást, küldi B-nek a keretet: (itt az 1 nyugta csak azért van, hogy B “azt higgye” hogy az elõzõ küldése sikeres volt) Aküld(0,1,A0).
B veszi, és a nyugtát a saját keretével visszaküldi: Bvesz(0,1,A0), Bküld(0,0,B0)
A veszi B elsõ keretét és küldött kerete nyugtáját, és küldi az újabb keretet: Avesz(0,0,B0), Aküld(1,1,A1). A következõ ábrán összefoglalva:
Egybites csúszóablakos protokoll
A protokoll nagyon jól mûködik: Ha például A nem kapja meg pl. az A0-ra nyugtáját, azaz B (0,1,B0)-át küld, akkor ismét elküldi B-nek a (0,1,A0) keretet (mivel A nyugtázhatja a B0 keretet. Akár többször is küldheti (próbálkozhat), miközben B sorban adja a saját kereteit. A protokollt semmilyen elveszett keret, vagy a lejárt idõzítés miatt újraküldött keret nem készteti arra, hogy kettõzött keretet adjon tovább a hálózati rétegnek, vagy egy keretet kihagyjon. Azonban keretkettõzõdés lép fel, ha A és B egyszerre kezd adni. Ugyanis ehhez induláskor 1-es nyugtával kell elküldenie a saját keretét:
Aküld(0,1,A0) Bküld(0,1,B0), és a vétel:
Avesz(0,1,B0) Bvesz(0,1,A0) amit el is fogadnak.
Mivel mindkét vételben 1-es nyugta van a várt 0 helyett, mindkettõ újraküldi az elõzõ keretet: Aküld(0,0,A0) Bküld(0,0,B0), amelyeket mindkettõ vesz és továbbad.
Mind az ADÓ mind a VEVÕ számára egy elemes csúszóablak elegendõ: az ADÓ az ablakba 0-át ír mikor elküld egy 0 sorszámú keretet, és amíg nem kap ezzel egyezõ nyugtát, újra küldi. Ha megjön a nyugta, akkor 1-et ír az ablakba, és várja a nyugtát. A VEVÕ csúszóablaka kezdetben 0-át tartalmaz, azaz 0 sorszámot vár. Ha ilyen keretet kap nyugtázza, és az ablakba 1-es (várt) sorszámot ír.
12. Ismertesse a visszalépés n-el technikájú protokollt !
Ha a keretek átviteli ideje hosszú, például mûholdas átvitel esetén, akkor nem jó az a megoldás, hogy újabb keretet, csak az elõzõ nyugtázása után indítunk. A megoldás az, hogy az ADÓ nem 1 hanem k darab keretet küld el nyugtázás nélkül. Az n. keret elküldése után kezdi várni a nyugtákat és folytatni az k+1,... keretek küldését. Az ilyen esetben a csúszóablak mérete k kell hogy legyen. Ezt a megoldást csõvonal-nak (pipelining) hívják, utalva arra a szemléletes képre, hogy a keretek egy csõbe haladnak, sorban egymás után.
Mi van azonban akkor, ha egy keret a sorban megsérül? Két megközelítés ismert: az egyik a címben már megnevezett visszalépés n-el (go back n) protokoll. Ennél a módszernél a VEVÕ, a hibás keret utáni kereteket nyugtázatlanul eldobja, kényszerítve az ADÓ-t az ismétlésre. Ez a stratégia 1 méretû vételi ablaknak felel meg. Zajos vonalak esetén ez a megoldás nagymértékben csökkenti az adatátviteli sebességet a sok újraküldés miatt.
13. Ismertesse a szelektív ismétlõ protokollt !
A másik, csõvonal esetén használható általános hibakezelési eljárást szelektív ismétlésnek (selective repeat) hívják, és mûködése már az elõzõek és az elnevezése alapján már kitalálható: ennél a hibás keretet követõ összes jó keret tárolásra kerül. Amikor az ADÓ felfedezi, hogy volt hibás keret (nem kap nyugtát róla), akkor csak a hibást küldi újra. Ennél a protokollnál, mind az ADÓ mind a VEVÕ fenntart ablakot, a keretsorszámoknak. Az ADÓ ablaka 0-tól sorszmax-ig növekszik. A VEVÕ ablaka rögzített méretû, a megfelelõ mûködés érdekében 1-nél nagyobb.
14. Mutassa be a CCITT V.41 ajánlást !
Az elsõ nemzetközileg elfogadott ajánlás információcsere bitszinkron eljárásra. Az adó a vevõnek rögzített hosszúságú (260, 500, vagy 980 bites) blokkokat küld. A 4 bites prefix határozza meg a blokk típusát, a fennmaradó 12 kombináció használata opcionális.
Az adó a szinkron blokk után sorban mindig A, B, és C típusú blokkot küld úgy, hogy az elõzõ blokkot tárolja. Az elküldött blokk végén megvizsgálja a másik, nyugtacsatornán vevõ által küldött választ. Helyes vétel esetén ennek a szintje nulla (ezt állítja be a vevõ). Ha a szint egy, akkor ismétlést kér a vevõ. Az adó ekkor az éppen küldött blokkot elrontja, a CRC utolsó bitjének invertálásával, és újra küldi a nem nyugtázott blokkot. A három blokktípus sorrendben való küldése biztosítja az adatvesztés elkerülését, és megakadályozza egy azonos blokk dupla vételét.
Elõnyei:
· Szinkron átvitel alkalmazása.
· Ciklikus hibavédelem alkalmazása.
· Számozott információs blokkok alkalmazása.
· Kód-független átvitel lehetõsége.
Hátrányai:
· Fix blokkhosszúság.
· A párbeszédes üzem bonyolult megvalósíthatósága.
· Többpontos üzem nem realizálható, a terminál címzés nem megoldott.
· Külön csatornán megvalósított egyidejû nyugtázás.
15. Mutassa be az IBM BISYNC protokollt ! Hogyan épül fel egy BYSINC üzenet ?
Karakterorientált szinkron eljárás, mely az ISO 1745 ajánláson alapszik. Ez is mint a többi ismert karakterorientált eljárás meglehetõs szabadsággal kezeli a vezérlõ karaktereket, így ezek az eljárások általában nem teljes mértékben kompatibilisek egymással. Széles körben használják távoli terminálok lekérdezésére valamint egyéb alkalmazásokra is. Fél-duplex vonalakhoz fejlesztették ki, és egyaránt mûködik többpontos és kétpontos típusú állomás kapcsolatok esetén is. A BISYNC üzenetformátumát az alábbi ábrán láthatjuk.
A fej(rész) mezõinek tartalma az aktuális hálózattól függ, a protokoll nem definiálja azokat, de fejlécet nem is kötelezõ használni. (például nem a fejlécben van elhelyezve az adó és a vevõ címe.) Az ETB több egymást követõ blokk esetén egy blokk lezárását jelenti. Az ETX az utolsó blokkot zárja le. Többpontos vonalon levõ állomások megcímzését nem a fejrészben lévõ cím, hanem egy külön vezérlõüzenet végzi. Minden blokk végén egy vagy két karakternyi blokkellenõrzõ sorozat (Block Check Sequence = BCS) is átvitelre kerül.
BYSINC üzenet formátuma
16. Hogyan történik egy BYSINC üzenetváltás ?
Egy blokk átvitele után az átvitel irány megfordul, és vevõ nyugtát küld az adónak: hibás vétel esetén a NAK karaktert, helyes vétel esetén felváltva kétfajta nyugtát küld vissza az ACK0 és ACK1 jelût.
BYSINC üzenetváltás
Szokás még az adást kezdeményezõ és végrehajtó állomást mester-nek, míg a másik állomást, aki az üzeneteket veszi szolga-nak nevezni.
Ha egy vonalon két állomás található, és mindegyik adni szeretne a másiknak, mindkettõ ENQ karaktert küldene el a kommunikációra való felszólításra és versenyhelyzet alakul ki. A közösen használt csatorna használatának megoldására, vagyis az arbitráció-ra a módszer az, hogy az állomásokhoz különbözõ idõzítéseket (time-out) rendelnek.
Ha az A és B jelû állomás egyszerre próbál adni, az ütközés után eltérõ idõ múlva próbálja meg ismét (természetesen számítógép-terminál relációban az elõbbinek kisebb a kivárása).
Mikor a “nyerõ” állomás befejezi az üzenetét, akkor kísérelheti meg a másik a kommunikációt.
Versengés a buszért
Mivel a gyakorlatban gyakran használt az olyan elrendezés, hogy több állomást kötnek egy közös vonalra, vizsgáljuk meg ezen többpontos üzemmód kialakítását.
Ilyenkor a csatorna közös használatát felügyelni kell, és ezt a vezérlõállomás végzi, amely a legtöbbször egy számítógép. Ez lekérdezéssel (polling) kérdezi a többi állomást, hogy van-e üzenetük. A lekérdezõ üzenet az ENQ karakterbõl és az állomás címébõl áll. A lekérdezéssel a kiválasztott állomás adóvá válik, és elküldi üzenetét a vezérlõállomásnak, majd az adásának befejezését az EOT karakter küldésével tudatja. Ezt a vezérlõállomás véve újabb lekérdezést indíthat el. Két állomás közötti üzenetváltás ilyen módon csak a vezérlõállomáson keresztül lehetséges, azaz a BYSINC ún. centralizált többpontos vagy más néven multidrop rendszer.
BYSINC többpontos üzemmód
Az ISO 1745 elõírás lehetõvé teszi két alárendelt állomás egymás közötti kommunikációját is: a lekérdezéssel mesterré vált állomás (adó) egy másik alárendelt állomást választ ki, amely ezzel a kiválasztással szolgává (vevõvé) válik. Ez az ún. multi-master üzemmód.
17. Mutassa be a HDLC protokollt ! Milyen állomáselrendezések lehetségesek ?
Magas szintû bitorientált eljárás. Hasonló elveken alapuló eljárás az IBM SDLC (Synchronous Data Link Control). Az ISO kiegészítve HDLC néven fogadta el. Az adatkapcsolat szintû asszimetrikus (unbalanced) mûködési módhoz fejlesztették ki, ahol egy mesterállomás (fõállomás (primary station)) vezérli a szolgaállomásokat (mellékállomás (secondary station)).
Mikor ezt a protokollt számítógépek közötti információ cserére is alkalmazták, természetesnek tûnt, hogy bármelyik kezdeményezheti és meg is szüntetheti az adatkapcsolatot. Ilyen esetben pont-pont típusú, szimmetrikus elrendezésre van szükség. Szimmetrikus kapcsolatot úgy valósíthatunk meg, hogy a vonal mindkét végére fõállomást helyezünk el, amelyek a túloldalon lévõ mellékállomással kommunikálnak. Az ilyen módon felépített és fizikailag nem különálló fõ- és mellékállomást tartalmazó egységet kombinált állomásnak hívják.
Asszimetrikus és szimmetrikus állomás elrendezések
A CCITT késõbb az X.25 szabvány részeként LAP (Link Access Procedure - kapcsolat elérési eljárás) néven majd késõbb LAPB (LAP - Balanced) néven vette át. Ez utóbbi esetben már az állomások egyenrangúsága is lehetséges. Legfontosabb elõnyök a karakteralapú eljárásokkal összehasonlítva a következõk:
· Duplex információcsere lehetõség.
· Vezérlõ információk hibavédelme.
· Kötelezõ ciklikus hibavédelem.
· Kód és bitsorozat független átvitel.
· Több nyugtázatlan adatkeret lehet a vonalon.
· Több csomópontos idõben átlapolódó kommunikáció.
· Az alkalmazott adatkeret mezõi tetszõlegesen bõvíthetõk.
18. Hogyan épül fel és milyen részekbõl áll egy HDLC keret?
A HDLC állomások sok kerettípust adnak és vesznek, amelyek alapvetõen két csoportba, a parancsok (command) és válaszok (reply) csoportjába tartozhatnak.
Az üzenetek keretekbõl épülnek fel (frame) és felépítésük a következõ:
A HDLC keretek formátuma
Tétlen vonal esetén folyamatosan küldik a kerethatároló jelbõl álló sorozatokat.
A Címmezõ többpontú vonalak esetén a pontok címeit hordozza. Pont-pont összeköttetés esetén elõfordul, hogy a parancsok és a válaszok megkülönböztetésére használják.
A Vezérlõmezõ sorszámokat, nyugtákat hordoz, késõbb részletesen ismertetjük.
Az Információs mezõ hordozza az adatokat. Hossza tetszõleges, de túlzott hossz esetén a hibák valószínûsége nõ.
A Keretellenõrzõ mezõ a hibafelismerésre használható ciklikus redundancia kódot tartalmazza.
19. Milyen kerettípusokat használ a HDLC protokoll ?
A kerettípusok a következõ táblázatban keröltek összefoglalásra:
Osztály
Megnevezés
Rövidítés
Funkció
C = parancs, R = válasz
Információ Információ I C/R
Felügyeleti
Vételkész RR C/R
Nem vételkész RNR C/R
Elutasítás REJ C/R
Szelektív elutasítás SREJ C/R
Számozatlan
Normál válasz- üzemmód (kiterj.) SNRM(E) C
Aszinkron válasz-üzemmód (kiterj.) SARM(E) C
Aszinkron szimmetrikus üzemmód (kiterj.) SABM(E) C
Szétkapcsolás DISC C
Beindító üzemmód beállítás SIM C
Beindító üzemmód kérés RIM R
Sorszámozatlan lekérdezés UP C
Reset RSET C
Sorszámozatlan információ UI C/R
Információcsere-azonosítás XID C/R
Sorszámozatlan nyugtázás UA R
Szétkapcsolt üzemmód DM R
Szétkapcsolás kérés RD R
Keretelutasítás FRMR C/R
Parancselutasítás CMDR R
Három típusú keret van: információs, parancs és számozatlan. 3 bites keretszámmal mûködõ csúszóablakot használ, ami azt jelenti, hogy egyszerre maximum hét nyugtázatlan keret lehet a vonalon. Nyugtaként az elsõ még nem vett, (a várt keret) sorszáma kerül visszaküldésre. A P/F bitet arra használja a küldõ hogy a címzett küldjön adatot. A válaszában a P/F alacsony szintje jelzi az adatküldést, és ezt akkor állítja a küldõ magasra ha befejezte az átvitelt. Ha az átviteli közeg jellemzõi szükségessé teszik (pl. mûholdas átvitel), lehetséges a keretszám hét bitre történõ kiterjesztése is (128 hosszúságú csúszóablak).
A parancskeret típusát a 2 bites típusmezõ adja meg:
Típus
Megnevezés
Magyarázat
0
RECEIVE READY (nyugta)
akkor használják, ha nincs lehetõség ráültetett nyugtára
1
REJECT (negatív nyugta)
átviteli hiba jelzése, a várt keretsorszám a hibás (újraadandó) keretet jelzi
2
RECEIVE NOT READY
az eddigi kereteket nyugtázza, de a küldõ nem küldhet újabb keretet
3
SELECTIVE REJECT
csak a kijelölt keretet kell újraküldeni
HDLC üzenetstruktúrája
20. Milyen mûködési módjai vannak a HDLC protokollnak ?
Mûködési módok:
Normál válasz üzemmód (NRM: Normal Response Mode): lényegében az SDLC által definiált egyetlen üzemmódot takarja: mindig a fõállomástól kapott lekérdezésre válaszolnak a mellékállomások. Ilyenkor a mellékállomás a fõállomástól olyan parancsot kap, amelyben P=1. Ezután egy sorozat válaszkeretet küldhet, és az utolsó keretben F=1 jelzi a válaszüzenet végét, amivel egyben vissza is adja a vezérlést a fõállomásnak. Ha a mellékállomásnak nincs elküldendõ adata, egy sorszámozatlan vételkész (RR) keretet küld vissza F=1 bittel, hogy a vezérlést visszaadja a fõállomásnak.
Aszinkron válasz üzemmód (ARM: Asynchronous Response Mode): Ebben az üzemmódban a mellékállomás akkor küldhet, amikor akar, nem kell a fõállomás felszólítására várakoznia. Jól használható pont-pont szimmetrikus, és üzenetszórásos (felfûzött) elrendezések esetén.
Aszinkron szimmetrikus üzemmód (ABM: Asynchronous Balanced Mode): Kombinált Ebben az üzemmódban a két állomás egyenrangúnak van deklarálva, kombinált állomások közötti üzemmódot jelenti.
Mindhárom üzemmód 128-as csúszóablakkal is dolgozhat (kiterjesztett üzemmód), ilyenkor a vezérlõ mezõ 16 bit hosszúságú, a megnövelt ablaksorszámok miatt. Számozatlan keretek esetén ilyenkor a második nyolc bit kihasználatlan.
5. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok
Mi a hálózati réteg feladata?
Mi a virtuális áramkör és a datagram? Milyen elõnyei és hátrányai vannak?
Mi a forgalomirányítás és miért van rá szükség?
Mi a routing tábla?
Mikor egyszerû a forgalomirányítás megvalósítása? Függ a topológiától?
Melyek a forgalomirányítás fõ négy funkciója?
Milyen vezérlésmódokat különböztetünk meg?
Fogalmazza meg a legrövidebb út meghatározásának célját és módszerét!
Mi az a mérték, és mitõl függ?
Ismertesse a véletlen forgalomirányítás módszerét!
Ismertesse az elárasztásos forgalomirányító eljárás módszerét!
Ismertesse a központi adaptív forgalomirányítás módszerét!
Ismertesse az elszigetelt forgalomirányítás módszerét! Mi az a “forró krumpli” algoritmus? Mi a fordított tanulás módszere?
Ismertesse az elosztott adaptív forgalomirányítás módszerét!
Mi a torlódás, és mi a torlódásvezérlés célja? Mi a befulladás?
Mutasson be néhány módszert a torlódás elkerülésére!
Mutassa be a lefojtó-csomagokat használó módszert!
Ismertesse a három alapvetõ csomagtípusú szolgálatot!
Mi az a PAD?
Ismertesse az X.25 hálózat három (fizikai-, keret- és csomagszintû) protokollszintjét!
Ismertesse az X.25 virtuális hívásának folyamatát!
Mi az a keret-relézés?
Mi a flow-control (adatáramlás vezérlés)?
1. Mi a hálózati réteg feladata?
A hálózati réteg feladata a csomagok eljuttatása a forrástól a célig. A célig egy csomag valószínûleg több csomópontot is érint. Ehhez természetesen ismerni kell az átviteli hálózat felépítését, azaz a topológiáját, és ki kell választania a valamilyen szempontból optimális útvonalat. Ha a forrás és a cél eltérõ típusú hálózatokban vannak, a réteg feladata a hálózatok közti különbségbõl adódó problémák megoldása.
2. Mi a virtuális áramkör és a datagram? Milyen elõnyei és hátrányai vannak?
A megvalósításnál figyelembe kell venni azt a tényt, hogy alapvetõen két eltérõ hálózatszervezési módszer létezik: az egyik az összeköttetés alapú, a másik az összeköttetés mentes. Az összeköttetés alapú hálózatoknál az összeköttetést virtuális áramkörnek (VÁ) szokták nevezni. A forrás és a cél között felépült állandó úton vándorolnak a csomagok, de egy fizikai közeget egyszerre több virtuális kapcsolat használhat. Összeköttetés mentes hálózatokban az áramló csomagokat datagramoknak nevezik.
Virtuális áramkörök használatakor nem kell minden egyes csomagra forgalomszabályozási döntést hozni. A forgalomszabályozás az összeköttetés létesítésének a része, vagyis kiválasztásra kerül a forrást és a célt összekötõ útvonal, amelyen lezajlik az összeköttetés forgalma. Az ilyen módon felhasznált virtuális áramkör az összeköttetés bontásakor megszûnik. A virtuális áramkörök kialakításához minden csomópontnak fenn kell tartani egy olyan táblázatot, amely bejegyzései a rajta keresztül haladó éppen használt virtuális áramkörök jellemzõit (honnan jött—hova megy) tartalmazzák, és az azonosításukra egy sorszámot használnak. Minden hálózaton keresztülhaladó csomagnak tartalmaznia kell az általa használt virtuális áramkör sorszámát. Amikor egy csomag megérkezik egy csomóponthoz, az tudja, hogy melyik vonalon jött, és mi az általa használt virtuális áramkörének sorszáma. A tárolt táblázatából ezek alapján ki tudja olvasni, hogy melyik csomópont felé kell továbbküldeni.
Összeköttetés mentes hálózatban elvileg minden egyes csomag különbözõ útvonalakat követhet, mivel a csomagok útválasztása egymástól független. Ilyenkor a csomagoknak tartalmazniuk kell mind a forrás, mind a cél teljes címét. A célcím alapján az adott irányba való küldésért a küldõ IMP-n futó program felelõs.
Milyen elõnyei, illetve hátrányai vannak ezen kétféle módszernek?
Elõször is le kell szögezni, hogy egyik mellett sem szól olyan döntõ érv, ami az alkalmazásának a gyõzelmét jelentené. Nézzük elõször az üzenetek hosszát! Ha a csomagok nagyon rövidek, akkor a teljes célcím — ami a csomagküldéshez kell általában jóval hosszabb mint a virtuális áramkört azonosító kód — csökkenti a hasznos adatátviteli sebességet. Azonban olyan rendszerekben, amelyekben tranzakciókat dolgoznak fel (hitelkártya kódellenõrzés), a kapcsolat felépítésének majd lebontásának idõtartama olyan idõtöbbletet jelent, amiért nem érdemes ezt az összeköttetési módot használni.
A legnagyobb gond a virtuális áramkörök biztonsága: egy virtuális áramköri táblázatokat tartalmazó IMP gép meghibásodása miatt az összes rajta átmenõ nyilvántartott virtuális áramkört újra kell építeni, és a félbeszakadt üzeneteket újra adni. Csomagkapcsolás esetén nem ilyen tragikus a helyzet, hiszen azokat a csomagokat kell újra adni, ami éppen továbbítás alatt volt. A következõkben egy táblázatban hasonlítjuk össze a két módszert:
Tárgy
Datagram hálózat
Virtuális áramkörös hálózat
Áramkör létesítése
Nincs
Szükséges
Címzés
Minden csomagban forrás és célcím
Csak egy rövid virtuális áramkört azonosító cím
Állapotinformáció
Az alhálózat nem hordoz
Táblázatokban tárolt
Forgalomirányítás
A csomagok útvonala egymástól független
A VÁ létesítése meghatározza az útvonalat
Csomóponti hibák hatása
Csak az IMP-ben lévõ csomagokra
Összes, az IMP-n átmenõ VÁ meghal
Torlódásvezérlés
Nehéz megoldani
Könnyû, ha elegendõ puffer van
Összetettség
A szállítási rétegben
A hálózati rétegben
Alkalmas
Összeköttetés-alapú és összeköttetés mentes szolgálathoz is.
Összeköttetés-alapú szolgálathoz
3. Mi a forgalomirányítás és miért van rá szükség?
A forgalomirányítás (routing) feladata a a csomagok hatékony (gyors) eljuttatása az egyik csomópontból a másikba, illetve a csomagok útjának a kijelölése a forrástól a célállomásig.
A hálózatot célszerû gráfként modellezni, ahol a csomópontok a csomagtovábbító IMP-k, és a csomópontokat összekötõ élek az IMP-k közötti információs adattovábbító csatornák. A csomagok a hálózati vonalakon keresztül jutnak egy IMP-be, majd az valamilyen irányba továbbküldi a csomagokat. Mivel az ilyen hálózati csomópontok irányítási, továbbküldési kapacitása véges, elképzelhetõ a csomagok sorban állása a bemenõ oldalon.
4. Mi a routing tábla?
A forgalomirányítási szemléletünket nagyon jól segíti az olyan analógia, ahol a hálózatot a közúti hálózat, míg a csomagokat az autók képviselik. A csomópontok pedig természetesen az útkeresztezõdések.
Vonalkapcsolt hálózatoknál az útvonal kijelölése a hívás felépítésének fázisában történik. Csomagkapcsolt hálózatokban az útvonal kijelölése vagy minden csomagra egyedileg történik, vagy kialakít egy olyan útvonalat amelyen egy sorozat csomag megy át. Ezért a csomópontoknak ún. routing táblákat kell tartalmaznia, amiben a vele kapcsolatban álló csomópontokra vonatkozó adatok (pl. távolság) be van jegyezve
5. Mikor egyszerû a forgalomirányítás megvalósítása? Függ a topológiától?
A forgalomirányítás összetettségét alapvetõen meghatározza a hálózat topológiája. Például egy csillaghálózatban, mivel a csillag központjában lévõ csomóponton keresztül történik az adatátvitel, kizárólag ennek kell rendelkeznie a forgalomirányításhoz szükséges minden információval.
Egy másik ilyen szempontból egyszerû elrendezés a két irányú kommunikáció miatt duplán kialakított gyûrû, hiszen csomópontból csak két irányba lehet elküldeni a csomagokat, bár a két lehetséges út közül az egyik általában rövidebb a másiknál. Ezért vagy minden csomópont egy routing táblát tartalmaz, amiben az összes többire vonatkozó távolság be van jegyezve, vagy a csomópontok számozási rendszere olyan, hogy a címe alapján a távolság meghatározható. Egy gyûrû esetén egyirányú pont-pont kapcsolat van, tehát a forgalomirányítás a másik pontba való küldésre egyszerûsõdik.
Általában is elmondható, hogy szabályos elrendezések esetében általában könnyebb az optimális forgalomirányítási algoritmus kidolgozása. A legtöbb valóságos hálózat lényegesen bonyolultabb topológiájú, szabálytalan szövevényes és sokszor állandóan változó szerkezettel rendelkezik.
6. Melyek a forgalomirányítás fõ négy funkciója?
A forgalomirányító algoritmusok osztályozásának alapjául a következõ négy irányítási fõfunkciót tekinthetjük:
vezérlésmód; (hogyan?)
döntésfolyamat; (milyen esetben?)
információ-karbantartó folyamat; (hálózati forgalmi ismeretek frissítése)
továbbító eljárás (hogyan jut el a vezérlési információ a csomópontokhoz)
Ezek feladata a forgalomirányítási információk áramlásának szabályozása, a kerülõ utak választékának kialakítása, az irányítási információk felújítása valamennyi csomópontban és az útvonalválasztás az adatcsomagok részére.
7. Milyen vezérlésmódokat különböztetünk meg?
A forgalomirányítási algoritmusoknak két osztálya van: az adaptív (alkalmazkodó), amely a hálózati forgalomhoz alkalmazkodik, és a determinisztikus (elõre meghatározott), ahol az útvonal választási döntéseket nem befolyásolják a pillanatnyi forgalom mért vagy becsült értékei. Ezek alapján alapvetõen négy lehetséges vezérlésmód különböztethetõ meg:
determinisztikus forgalomirányítás; olyan rögzített eljárás, amelyet a változó feltételek nem befolyásolnak;
elszigetelt adaptív forgalomirányítás, amelynél minden csomópont hoz irányítási döntéseket, de csak helyi információk alapján;
elosztott adaptív forgalomirányítás, amelynél a csomópontok információt cserélnek azért, hogy az irányítási döntéseket a helyi és a kapott információkra együtt alapozhassák;
központosított adaptív forgalomirányítás, amelynél a csomópontok a helyi forgalmi információikat egy közös irányító központnak jelentik, amely erre válaszul forgalomirányítási utasításokat ad ki az egyes csomópontok részére.
Az említetteken kívül bevezethetõ még egy további forgalomirányítás-típus is, amelyet deltairányításnak neveznek. Ennél az eljárásnál a központi irányító egység munkáját a forgalomirányítási döntésekhez kizárólag abban az esetben használják fel, ha ezek a helyi információkra nem alapozhatók.
8. Fogalmazza meg a legrövidebb út meghatározásának célját és módszerét!
Nyilvánvaló hogy a forgalomirányítás során két pont között meg kell találni a legoptimálisabb útvonalat, amely még egyéb csomópontokat tartalmaz.
Matematikailag a probléma a gráfelmélet segítségével tárgyalható, ahol a csomópontok az egyes IMP-k, és a csomópontokat összekötõ éleket jellemezzük az elõbb említett mértékekkel. A feladat a gráf két csomópontja közötti olyan élekbõl álló útvonal meghatározása (shortest path), amelyre az érintett élek mértékeinek összege minimális. Az ismertetett módszer Dijsktrá-tól (1959) származik.
Minden csomópontot címkével látunk el amely zárójel elsõ tagjaként tartalmazza az adott csomópont legrövidebb távolságát a forráscsomóponttól. Ez induláskor minden csomópontra végtelen. A zárójelben lévõ második tag annak a csomópontnak a neve, amelyen keresztül valósul meg ez a legrövidebb út.
Az algoritmus mûködése során utakat talál, és úgy változnak a címkék is a legjobb utat tükrözve. Egy címke ideiglenes vagy állandó lehet. Amikor az algoritmus felfedezi, hogy egy adott címke a forrástól a címkéhez tartozó csomópontig vezetõ legrövidebb utat jelzi, akkor a címkét állandóvá teszi, és ezután már nem változtatja.
9. Mi az a mérték, és mitõl függ?
Az optimális útvonal nem feltétlenül jelenti a fizikailag legrövidebb útvonalat, mivel számos egyéb tényezõ is befolyásolhatja az optimális választást: lehet például mértéknek a csomópont-átlépések számát tekinteni, lehet azt az idõt, hogy mennyi idõ alatt jut el a csomag, vagy a vonalhasználat költségeit. Az objektív mérték megállapításához lehet olyan teszteket futtatni az adott szakaszokon amely magadja az átlagos sorbaállási és átviteli késleltetési idõt, és ezt tekinti a mértéknek. Általánosan egy adott szakasz mértékét a távolság, az adatátviteli sebesség, az átlagos forgalom, a kommunikációs költség, az átlagos sorhossz vagy más egyéb tényezõk alapján határozzák meg.
10. Ismertesse a véletlen forgalomirányítás módszerét!
A véletlen forgalomirányító eljárás alapján mûködõ rendszerben a továbbítandó csomagot a csomópont egy ún. véletlen folyamat segítségével kiválasztott az érkezõ vonaltól eltérõ más vonalon küldi tovább. Mivel a hálózat által ilyen módon szállított csomagok véletlen bolyonganak, ésszerûnek látszik, ha a csomagokhoz hozzárendeljük a mozgásuk során bejárt szakaszok számát és töröljük azokat a csomagokat, amelyek lépésszáma elér egy elõre meghatározott értéket. Ez az eljárás nem garantálja a csomagok kézbesítését, de nagyon egyszerûen realizálható, és nem túl bonyolult hálózatokban jól mûködhet.
11. Ismertesse az elárasztásos forgalomirányító eljárás módszerét!
Az elárasztásos forgalomirányító eljárás sem igényel semmi ismeretet a hálózatról. A csomópontok, mikor egy csomagot továbbítanak, a bejövõ csomagot minden vonalra kiküldenek, kivéve ahonnan érkezett. A lépések száma itt is korlátozva van. Jelentõs érdeme a módszernek, hogy a csomag legalább egy példányban mindenképp a legrövidebb úton ér célba. Ez azonban jelentõsen terheli a rendszert, mivel nagyszámú másolat (redundancia) van, és sok felesleges továbbítás történik. Az algoritmus rendkívül megbízható, és még megsérült rendszer esetén is mûködõképes. Érhetõ, hogy katonai alkalmazások esetén elõtérbe kerülhet a módszer, mert erõsen sérült hálózatban (sok csomópontot kilõnek) is nagy a valószínûsége egy üzenet célba jutásának.
12. Ismertesse a központi adaptív forgalomirányítás módszerét!
A központosított adaptív forgalomirányításban minden egyes csomópont helyzetjelentést állít össze, és abban a folyó sorhosszakat, a hálózat elemeinek meghibásodásait stb. elküldi a hálózat forgalomirányító központjába (RCC = Routing Controll Center). A központ ezek alapján átfogó képet alakít ki a hálózatról, és valamennyi forgalmi áramlat részére meg tudja határozni a legkedvezõbb útvonalat. Ezeket a legjobb utakat a hálózat csomópontjai forgalomirányítási táblák formájában kapják meg.
A központnak szóló helyzetjelentéseket és a csomópontoknak szóló új irányítási táblákat szabályos idõközözönként (szinkron üzemmódban) vagy csak jelentõs változás hatására (aszinkron üzemmódban) küldik. Ha a szinkron üzemmódot választják, akkor az irányító algoritmus mûködtetése érdekében a hálózatban áramoltatott vezérlõ információ fantasztikus mennyiségûvé válhat. Különösen, ha a hálózat maga nagy, akkor a túlzott mértékû irányítási funkció jelentõs többletterhelést okoz. Aszinkron üzemmódban viszont csak elfogadható mennyiségû vezérlõ információ áramlik a hálózatban.
Azt várhatnánk, hogy a hálózat forgalomirányító központja az optimális utak kiválasztásához a lehetõ legjobban hasznosítja a hálózat kapacitását. Az elkerülhetetlen idõkülönbségek miatt a csomópontokból elinduló állapotjelentések eleve késve érkeznek meg a központba és a távoli csomópontokból ez a késés már jelentõs lehet. Megfordítva, miután a központ elvégezte a forgalomirányító funkció által igényelt tekintélyes idejû számításokat, további idõhátrány származhat abból, hogy a csomópontok késve kapják a módosított forgalomirányítási táblákat. Így azután a központ olyan információk alapján dolgozik, amely részben már elavultak, és a csomópontok részére is olyan utasításokat ad ki, amelyek még inkább elavultak, amikor célba érnek.
13. Ismertesse az elszigetelt forgalomirányítás módszerét! Mi az a “forró krumpli” algoritmus? Mi a fordított tanulás módszere?
Ilyenkor a forgalomirányítási döntéseket a helyi körülmények alapján hozza a csomópont. Egyszerû algoritmus az ún. “forró krumpli” algoritmus. Ennek az a lényege, hogy a beérkezett abba kimeneti sorba rakja, amely a legrövidebb, legrövidebb ideig “égeti a kezét”, gyorsan megszabadul tõle. Lényeges, hogy nem foglalkozik az irányokkal.
Érdekes kiterjesztése az algoritmusnak, amikor enné a döntésnél az irányokhoz tartozó mértékeket is figyelembe veszi.
Ez azt jelenti, hogy nem küldi automatikusan a legrövidebb sorba, hanem figyelembe veszi a kiválasztott sor mértékét is.
"Forró krumpli" algoritmus
Például a fenti ábrán látható X jelû csomópont felõl érkezõ csomag az eredeti algoritmus szerint B felé lenne elküldve. A módosított algoritmus szerint ez már nem biztos, hiszen a mértéke (jósága) csak 0.6, ezért talán jobb lehet az A irányt választani. A korrekt döntéshez kell egy a sorhosszt jellemzõ mérõszámot is választani (1-ha üres a sor, 0 — ha nagyon sok csomag van elõtte) és így pl. a két szám szorzatának nagysága alapján hozni meg az irányra vonatkozó döntést.
Egy másik lehetséges algoritmus a fordított tanulás módszere. A hálózatban minden csomópont egy csomagot indít el amely tartalmaz egy számlálót és az elindító azonosítóját. A számláló értéke minden csomóponton történõ áthaladáskor megnöveli értékét egyel. Amikor egy csomópont (IMP) egy ilyen csomagot vesz, akkor ezt elolvasva tudja, hogy a csomagot küldõ hány csomópontnyi távolságra van tõle.
Természetesen az optimális út keresése érdekében, ha ugyanarra a távoli csomópontra egy kedvezõbb értéket kap (van rövidebb út is), akkor az elõzõt eldobva ezt jegyzi magának. Ha azonban meghibásodás következik be, vagy az optimális útvonal valamelyik része túlterhelõdik, akkor ezt az algoritmus nem veszi észre. Ezért célszerû idõnként “mindent felejteni”, törölni a feljegyzéseket, hogy az ilyen változó körülményekre is mûködjön az algoritmus.
14. Ismertesse az elosztott adaptív forgalomirányítás módszerét!
A megvalósított hálózatokban mindeddig legnépszerûbb az elosztott adaptív forgalomirányító eljárás.
Az algoritmus fõ célkitûzése az adatforgalom részére a legkisebb késleltetéssel járó útvonalak keresése. E célból minden egyes csomópontban egy táblázatot hozunk létre, amely minden egyes célállomáshoz megadja a legkisebb késleltetésû útvonalat, s ezzel együtt a továbbításhoz szükséges idõ legjobb becsült értékét. A hálózat mûködésének kezdetén a késleltetések a hálózat topológiája alapján becsült értékek, késõbb azonban, mihelyt a csomagok célba értek, a becsült késleltetési idõket felváltják a hálózatban ténylegesen mért továbbítási idõk. Az eredeti algoritmus szerint a késleltetési táblák adatait a szomszédos csomópontok rendszeresen megküldik egymásnak. Amikor a késleltetési táblákat megküldték, a csomópontok áttérnek a késéseket újraszámító fázisba, amelyben a saját sorhosszaikat és a szomszédos csomópontok által küldött késleltetési értékeket figyelembe veszik.
A szomszédos csomópontok között a késleltetési táblák cseréje természetesen sok vezérlõcsomag továbbításával történik, ami jelentõs többletterhelést ró a hálózatra. Ha a táblákat túl gyakran, pl. 2/3 másodpercenként tartják karban, a hálózati mérések azt mutatják, hogy a kis adatátviteli sebességû vonalak kapacitásának 50 százalékát a késleltetési táblák továbbításával járó forgalom foglalja le, és a lefoglalt kapacitás még a nagyobb sebességû vonalak esetén is észlelhetõ — bár kisebb — mértékû. A továbbított információról kimutatható, hogy az átvitt késleltetési táblák igen gyakran ugyanazt vagy majdnem ugyanazt az információt tartalmazzák, mint az õket megelõzõk.
A táblák ilyen, szinkron karbantartása helyett az aszinkron karbantartás a célravezetõbb. Ez utóbbi azt jelenti, hogy a csomópontoknak csak akkor kell továbbítaniuk a késleltetési táblákat, ha számottevõ változást észlelnek a forgalom intenzitásában, vagy a hálózat elemeinek mûködési körülményeiben. A késleltetési táblák újraszámítására csak akkor kerül sor, ha jelentõsebb helyi változás történt, vagy ha módosított késleltetési tábla érkezik valamelyik szomszédos csomóponttól.
15. Mi a torlódás, és mi a torlódásvezérlés célja? Mi a befulladás?
Azt hihetnénk, hogy ha a vonalak és csomópontok kapacitása elegendõ az adatforgalom lebonyolításához, akkor a szabad információáramlás minden esetben garantálható. (A közúti forgalomban is így van?) A tényleges helyzet azonban más. Elõfordul, hogy a rendeltetési helyen a csomagoknak a hálózatból való kiléptetése akadályba ütközik, mert a hálózat legfeljebb azzal a sebességgel tudja kézbesíteni a csomagokat, amilyen ütemben a felhasználó hajlandó azokat elfogadni. A csomagok küldõjére ekkor minél elõbb át kell hárítani ezt az akadályt, ellenkezõ esetben a csomagok a hálózatban felhalmozódnak. Ez jelenti azt a forgalomvezérlési funkciót, amelynek segítségével a hálózati forgalmat folyamatosan mozgásban lehet tartani.
Bár a hálózat adatátviteli kapacitását általában a várható igényeknek megfelelõre tervezik, mégis a forgalom statisztikus változásai, még ha alacsony bekövetkezési valószínûséggel is, de túlterhelést idézhetnek elõ. A jó hálózati forgalomvezérlési algoritmus megoldást ad a túlterhelések elviselésére is. Fel kell használnia beépített forgalomvezérlõ mechanizmusát arra, hogy a túlzott forgalmi igényeket visszautasítsa. Mindaddig fenn kell tartania ezeket a korlátozó intézkedéseket, ameddig a normális, korlátozás mentes üzem ismét vissza nem állítható.
Ha egyes hálózatrészek túltelítõdnek akkor a csomagok mozgatása lehetetlenné válhat. Azok a várakozási sorok, amelyeknek ezeket a csomagokat be kellene fogadniuk, állandóan tele vannak. Ezt a helyzetet nevezzük torlódásnak (congestion).
A torlódás szélsõséges esete a befulladás (lock-up). Ez olyan, fõként tervezési hibák miatt elõálló eset, amelyben bizonyos információfolyamok egyszer s mindenkorra leállnak a hálózatban. A jelenség jól illusztrálható a közúti körforgalomban lejátszódó hasonló események példájával. Ha az elsõbbségi szabály a körforgalomba belépõ forgalmat részesíti elõnyben, akkor torlódás léphet fel. A forgalom csak akkor indulhat meg újra, ha a szabályokat megváltoztatjuk. A csomagkapcsolt hálózatokban a helytelen puffer-elosztás és a rossz prioritási szabályok hasonló befulladásokat okozhatnak.
A torlódás a csomaghálózatokban olyan állapot, amelyben a hálózat teljesítménye valamilyen módon lecsökken, mert a hálózatban az áthaladó csomagok száma túlságosan nagy. A teljesítménycsökkenés jelentkezhet oly módon is, hogy a hálózat átbocsátóképessége (throughput) lecsökkent, anélkül, hogy a hálózat terhelését csökkentenénk, vagy pedig abban, hogy a hálózaton áthaladó csomagok késleltetése megnõtt. A teljesítménycsökkenés ezen jellegzetes tünetei többnyire együtt lépnek fel.
A torlódás lehet helyi jellegû, amikor a jelenség a hálózatnak csak bizonyos részét érinti, vagy súlyosabb, mikor az egész hálózatra kihat. A torlódás szélsõséges esetben olyan is lehet, hogy a forgalom egészen vagy csaknem egészen megbénul, amikor a hálózat egyáltalán nem vagy csak kevés adatot kézbesít a rendeltetésre és fogad el a forrástól. Nem lehet kérdéses, hogy ez olyan végzetes helyzet az adatátviteli hálózat számára, amelynek bekövetkezését bármi áron el kell kerülni.
16. Mutasson be néhány módszert a torlódás elkerülésére!
Pufferek foglalása: virtuális áramkörök esetén használható, hiszen itt az információ áramlását megelõzi a hívásfelépítés. Az IMP-ékben az adott virtuális áramkörhöz tárolóterület (puffer) foglalható. Az IMP csak akkor nyugtázza a bejövõ csomagot, ha tovább tudta küldeni (és így van szabad puffer). A nyugta egyben jelzi, hogy jöhet a következõ csomag.
Csomageldobás módszere: Itt nincs elõzetes puffer-foglalás. Ha a datagram szolgálatnál alkalmazzuk, akkor a csomagot egyszerûen eldobjuk, ha nincs hely. Virtuális áramkör esetén ez nem tehetõ meg, a csomagot újraadásig valahol tárolni kell. Mivel általában az adatcsomagok általában ráültetett nyugtákat is tartalmaznak, ezért eldobásuk nem célszerû. Érdemes egy külön “nyugtázott csomagok puffer-területe” részt fenntartani, és a csomag ha nyugtát tartalmaz, vizsgálat után eldobás helyett ide kerülhet.
Izometrikus torlódásvezérlés: Mivel a hálózaton jelenlévõ túl sok csomag okozza a torlódást, ezért célszerû a csomagok számát korlátozni. Ezt úgy lehet megtenni, hogy a hálózatban engedélycsomagok járnak körbe. Ha egy IMP adni kíván, egy ilyen engedélyt kell vennie, és annak továbbadása helyett egy adatcsomagot küldhet tovább. Mivel a hálózatban az engedélyek száma korlátozott, így az ezeket helyettesítõ csomagok száma is korlátozva lesz. Persze ez nem garantálja, hogy egy IMP-t ne árasszanak el csomagok. Másik probléma az engedélyek kiadásának és elosztásának megoldási nehézségei.
17. Mutassa be a lefojtó-csomagokat használó módszert!
A módszer alapfilozófiája: a torlódáskiküszöbölõ algoritmus csak akkor kezdjen mûködni, ha a hálózaton torlódásveszély kezd kialakulni. Erre a megoldás a következõ: minden IMP figyeli a kimeneti vonalainak átlagos kihasználtságát (K), és ezt mindig újraszámítja a pillanatnyi f vonalkihasználtság, és egy 0 és 1 közötti a felejtési tényezõ alapján:
Kuj=a*Krégi+(1-a)*f.
Ha K értéke egy küszöböt elér, akkor a kimeneti vonal “figyelmeztetés” állapotba kerül. Az IMP minden beérkezõ csomag elküldése elõtt — ha ezt ilyen állapotú kimeneti vonalon kell továbbküldenie — elküldi, de a forráshelyre visszaküld egy lefojtó csomagot a beérkezett csomagban talált célcímmel együtt. Amikor a forrás IMP egy ilyen lefojtó csomagot kap vissza, akkor adott mértékben csökkentenie kell az ilyen irányú forgalmát.
18. Ismertesse a három alapvetõ csomagtípusú szolgálatot!
Az elsõ a datagram (DG) szolgálat, amely lehetõvé teszi, hogy a felhasználó a hálózatban független csomagokat bárhová elküldjön, vagy bárhonnan fogadjon.
A második az állandó virtuális áramkör (PVC=Permanent Virtual Circuit), amely két DTE-t állandóan összeköt logikai csatornával. Ez biztosítja a csomagváltások során a sorrendhelyességet.
A harmadik szolgálat a virtuális hívás (VC=virtual call) ami az elõbbi PVC rövid idõre kapcsolt összeköttetés, ideiglenesen kialakított megfelelõje.
19. Mi az a PAD?
Fontos szolgáltatás a nem csomagkapcsolt hálózatokkal való illesztést biztosító a csomagösszeállítás-felbontás PAD (Packet Assembly-Disassembly) funkció. Ez a szolgáltatás az elõfizetõ bit és karakterfolyamait (pl. egy terminál jeleit) csomagokká alakítja illetve visszaalakítja). Ez teszi lehetõvé hogy a karakter üzemmódú terminálok csomag üzemmódú DTE-kel kommunikáljanak.
20. Ismertesse az X.25 hálózat három (fizikai-, keret- és csomagszintû) protokollszintjét!
A fizikai szint a csomagkapcsoló központhoz való kapcsolódást biztosítja adatáramkörökön keresztül. Az adatáramkör lehet bérelt áramkör, vagy kapcsolt összeköttetés, de akár analóg távbeszélõ áramkör is. Digitális átvitel esetén ez az X.21, amely egyaránt gondoskodik mind az összeköttetés gyors felépítéséhez a digitális címzésrõl és a bérelt áramkör mûködésérõl. Analóg áramkör esetén a modemes összeköttetés V.24 ajánlása használható, amit X.21bis szabvány néven is emlegetnek.
A második szint egy HDLC szerinti adatkapcsolat, amely a DTE és a DCE közötti hibamentes adatcserét biztosítja. A HDLC keretek az X.25 interfészen keresztül csak egy-egy csomagot hordoznak. A protokoll neve LAP-B (Link Access Protocoll-Balanced), ami egyenrangú állomásokat (kombinált állomás) definiál a két végponton.
A LAPB helyét a HDLC családban az alábbi ábrán láthatjuk.
A LAPB és a HDLC
LAP-B jellemzõk
A harmadik szint a csomagszint, amely az elõbbiekben felsorolt (DG, PVC, VC) csomagtípusú szolgálatotokat biztosítja. A virtuális áramkörön a forgalom vezérlését ablaktechnika biztosítja. Reset és újraindítás lehetséges hibaállapot fellépése esetén. A hívások lebonthatók, és a felszabaduló csatornák újra felhasználhatók.
21. Ismertesse az X.25 virtuális hívásának folyamatát!
A DTE-DCE interfészek közötti átvitelt megvalósító és lebontó folyamat vázlata az alábbi ábrán látható.
X.25 Virtuális hívás
A három fázis: a hívás felépítése, adatátvitel és lebontás csomagok segítségével történik. A forgalomvezérlés, ami megakadályozza hogy az egyik oldali gyorsabb DTE-DCE interfész elárassza csomagjaival a másik oldalt, a már megismert és csomagszinten alkalmazott csúszóablakos átviteli technikával történik. A vételi és adási ablakok mérete 8 illetve 128 lehet.
22. Mi az a keret-relézés? - 23. Mi a flow-control (adatáramlás vezérlés)?
Keret-relézés (Frame Relay): Mint a nevébõl következik nem a csomagokat, hanem az adatkapcsolati szint kereteit viszik át a megfelelõ minõségû hálózaton. A keret-relézés egy X.25-höz hasonló új módszer, bár az X.25-höz eltérõen nem megbízható összeköttetést biztosít ,nincs a sebességet és vevõ fogadóképességét figyelembe vevõ áramlásvezérlés (flow control).
Az átvitelhez HDLC kereteket használ, ahol az adatrész akár 4 kbájt is lehet.
A keretek egy vagy több, állandó kapcsolatra beállított virtuális áramkörön (Data Link Connection Identifier = DLCI) keresztül haladnak. Mivel a hibamentes keretátvitelt nem figyelik, ezért a felette lévõ réteg (HDLC IPC, TCP/IP) feladata a hibák felismerése, és a hibás keretek megismételtetése.
Ez azonban nem akkora probléma, mert a keret-relézést általában nem analóg (pl. telefon) vonalakon, hanem a kis hibaaránnyal mûködõ digitális átviteli vonalakon keresztül valósítják meg. Mivel nincs áramlásvezérlés, a vevõ azokat a kereteket, amelyeket nem képes venni, egyszerûen eldobja.
Alkalmazása elõtt meg kell adni a használni kívánt a maximális átlagos adatátviteli sebességet (pl. 56 kbit/s). Nagyobb sebességgel történõ küldés esetén, az átvitel elõtt néhány keret DE (Discard Eligibility) jelölést kap, és a sebesség túllépésekor ezeket fogja a protokoll elõször eldobni. Észak Amerikában az "európai" X.25 átvitel helyett használják.
6. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok
Mi a szállítási réteg feladata? Miért hasonlítjuk az adatkapcsolati réteghez?
Hogyan osztályozzuk a hálózati szolgálatokat minõségük alapján?
Milyen megoldások vannak a csomagtovábbítás hibáinak a kezelésére?
Mi a viszonyréteg feladata?
Mi a megjelenítési réteg feladata?
Milyen problémák léphetnek fel az adatábrázolással kapcsolatosan a hálózatokon?
Rajzolja fel az adattömörítés blokkvázlatát!
Ismertessen néhány tömörítési eljárást! Mi a darabszám kódolás? Mi a mintahelyettesítés? Mi a sorozathossz kódolás?
Mi a statisztikai kódolás? Mi a relatív kódolás?
Rajzolja fel a titkosítási modellt!
Ismertessen néhány helyettesítéses rejtjelezési megoldást!
Mi a felcserési és helyettesítéses rejtjelezés közti alapvetõ különbség?
Mi az a DES?
Milyen digitális áramköri elemekkel lehet egy bitcsoport felcserélését és helyettesítését megoldani?
Mi az alkalmazási réteg feladata?
1. Mi a szállítási réteg feladata? Miért hasonlítjuk az adatkapcsolati réteghez?
A rétegek közül a szállítási réteg még az alsó három réteg logikai folytatásának tekinthetõ, hiszen gondoljuk meg: ha egy hoszt üzenetet küld a másiknak, akkor az üzenet továbbítása elõtt ezt általában csomagokra kell darabolni, ezeket a hálózati rétegnek átadva át kell vinni a hálózaton és a célhosztnak átadni, ahol az üzenet összerakásra kerül. Az üzenetben leírt különféle fajtájú tevékenységet végre kell hajtani. Az üzenetkapcsolást használó rendszerek pontosan ebbõl a csomag-darabolásból és összerakásból adódó problémákat kerülik ki a teljes üzenet egy egységben történõ átvitelével.
A szállítási réteg feladata nagyon fontos: megbízható adatszállítás biztosítása a forráshoszt és a célhoszt között, függetlenül az alatta lévõ rétegek kialakításától. A cél eléréséhez a hálózati réteg által nyújtott szolgálatokra támaszkodik. Itt már a feladat a tényleges hoszt-hoszt kapcsolat hibamentes megvalósítása.
A használt protokollok sok esetben hasonlítanak az adatkapcsolati réteg protokolljaira, de itt az IMP-ket összekötõ fizikai csatornát, a két hoszt közötti teljes alhálózat jelenti. Fontos eltérések azért vannak:
Adatkapcsolat esetén a pont-pont összeköttetés miatt nem kell címzés, szállítási rétegnél kötelezõ.
Az összeköttetés létesítése adatkapcsolati szinten egyszerû: a másik oldal mindig ott van (ha nincs, akkor tönkrement). Szállítási réteg esetén a kezdeti összeköttetés létesítés bonyolult.
A csomagok átvitele is eltéréseket mutat az adatkapcsolati keretátviteltõl. Az alhálózat tárolókapacitása miatt elképzelhetõ, hogy egy csomag eltûnik (valahol tárolódik) majd egyszer hirtelen elõkerül. A csomagok duplázódása miatt felmerülõ problémákat is kezelni kell. Ez speciális protokoll használatát igényli.
Adatkapcsolati és szállítási réteg hasonlósága
Mivel a szállítási réteg a hálózati rétegre épül, ezért a hálózati szolgálat minõsége alapjaiban meghatározza a szállítási protokoll kialakítását.
2. Hogyan osztályozzuk a hálózati szolgálatokat minõségük alapján?
A típus: ez lényegében tökéletes, hibamentes szolgálat. Nincs elveszett, sérült, kettõzött csomag (vagy elhanyagolhatóan kevés.) Ilyenkor a szállítási protokoll az adatkapcsolati protokollhoz hasonló feltételekkel, nagyon könnyen és egyszerûen mûködik. LAN-ok esetén ez már sokszor teljesül.
B típus: Egyedi csomagok csak nagyon ritkán vesznek el, de a hálózati réteg idõnként kiad egy alaphelyzetbe állító, összes függõ csomagot törlõ ún. N-RESET-et. Ekkor a szállítási protokoll feladata az hogy összeszedje a hálózatban a maradékot, új összeköttetést létesítsen, újraszinkronizálja az átvitelt, és úgy folytassa az abbamaradt összeköttetést, hogy a felhasználó ebbõl semmit se vegyen észre. WAN-okra ez jellemzõ, és jóval összetettebb szállítási protokollt igényelnek.
C típus: Rossz minõségû, nem megbízható szolgálat, elveszett vagy kettõzött csomagokkal, gyakori N-RESET-el. Ilyenek a csak datagram szolgálatot nyújtó WAN-ok, és pl. a rádiós csomagszóró hálózatok. Ezek bonyolult összetett szállítási protokollt igényelnek.
3. Milyen megoldások vannak a csomagtovábbítás hibáinak a kezelésére?
a csomagok élettartamának korlátozása
csomópontátlépés számláló alkalmazása a csomagban, amelynek értéke minden csomópont átlépésekor eggyel növekszik; a csomag eldobásra kerül ha ez az érték egy adott korlátot elér,
a csomag létrehozásának idõpontját a csomagban tároljuk; a csomagot vevõ IMP-k ezt az idõpont alapján a csomag korát meg tudják állapítani. Ha a csomag “túl öreg”, eldobják.
háromutas kézfogás alkalmazása
Ennek az a lényege, hogy az összeköttetés létesítése során a felek tetszõleges, véletlen-számként választott kezdõsorszámmal kezdik az adásukat, így kiszûrhetõ egy korábbi összeköttetésbõl származó késve érkezett csomag.
Az összeköttetés lebontásakor biztosítani kell az adatvesztés mentes lebontást. Nem lehet addig törölni az összeköttetést, amíg az összes elküldött adat meg nem érkezik. Ezt az elõbb említett három-utas kézfogás alkalmazása biztosítja.
4. Mi a viszonyréteg feladata?
A viszonyréteg a szállítási réteg felhasználásával szolgálatokat nyújt a felette lévõ megjelenítési rétegnek. A fõ funkciója az, hogy lehetõséget biztosítson a viszony használóknak adatokat cserélni a viszonyokon keresztül. A viszonyok a szállítási összeköttetések felhasználásával valósulnak meg. Egy viszony használhat egy vagy több szállítási összeköttetést is.
Fontos feladata a viszonyrétegnek a párbeszédes kapcsolatok kezelése. Ez azt jelenti, hogy bár a szállítási réteg teljes duplex kapcsolatot biztosít, de egy kérdés, és rá a felelet fél-duplex kapcsolat használatát igényli. Ha például a szállítási réteg képes több kérdés fogadására, akkor a viszonyréteg feladata a soron következõ kérdések számontartása és rájuk a válaszok kikényszerítése. A gyakorlati megoldása ennek az adat-vezérjel (token) bevezetése: mindig csak a vezérjelet birtokló küldhet adatot, addig a másik félnek hallgatni kell. Az adatküldés befejezésekor az adat-vezérjelet átadja a másik oldalnak, és így a helyzet megfordul.
5. Mi a megjelenítési réteg feladata?
A megjelenítési réteg felelõs az információ megjelenítéséért és egységes értelmezéséért, a feladata a szállított információ jelentéséhez kapcsolódik: az adatábrázoláshoz, adattömörítéshez és a hálózati biztonsághoz és védelemhez.
6. Milyen problémák léphetnek fel az adatábrázolással kapcsolatosan a hálózatokon?
Tény, hogy különféle számítógépek különbözõ adatábrázolási módokat használnak. Ez karakterek esetén lehet különbözõ kódrendszerek használata (az IBM nagy gépek EBCDIC-kódja vagy az ASCII kód), de lehetnek a számábrázolásban különbségek is. Ha két gép között ilyen eltérések vannak, akkor a hálózati kapcsolat során átvitt adatokat a megfelelõ reprezentálás érdekében átalakítani, konvertálni kell. Struktúrált adatok esetén pl. rekordok esetén a helyzet bonyolultabb, mivel egyes mezõket kell konvertálni, míg másokat nem.
Az adatábrázolásból adódó problémák kezelése nem egyszerû: a küldõnek vagy a vevõnek kell biztosítania az átalakítást? Célszerû-e valami általános hálózati formátumot használni, és erre átalakítva lehetne adatot a hálózaton?
7. Rajzolja fel az adattömörítés blokkvázlatát!
A tömörítési módszer
8. Ismertessen néhány tömörítési eljárást! Mi a darabszám kódolás? Mi a mintahelyettesítés? Mi a sorozathossz kódolás?
Darabszám-kódolás: Ha egy adathalmazban sok egymás után következõ azonos szimbólum fordul elõ, célszerû egy külön szimbólumot fenntartani az ismétlõdés jelzésére, és utána következik az ismétlõdõ szimbólum, míg az azt követõ számérték jelzi az ismétlõdõ szimbólumok számát:
Például a felkiáltó jel legyen az ismétlõdés jelzõ: !
! (szimbólum) <x=számérték 0-255 között > a szimbólum <x>-szer ismétlõdik
!A112 -> 112 A betû egymás után
!! - > maga a ! jel
Minta helyettesítés: gyakori szimbólumsorozat helyettesítése speciális szimbólummal
Például a BASIC nyelvben szereplõ definiált alapszavak (INPUT, FOR, stb.) a program futtatása elõtt úgy bájtokban tömörítik, hogy a változókat, adatokat leíró ASCII karakterrel ábrázolt részeket változatlanul hagyják, (legfelsõ bit =0), míg az alapszavakhoz a maradék 128 kód valamelyikét rendelik hozzá (legfelsõ bit=1). Például: 80H->FOR, 81H->INPUT, stb. Ezzel az ún. tokenizálással a szöveges BASIC program mérete jelentõsen csökkenthetõ.
Sorozathossz kódolás (Run Lenght Encoding = RLL): Sok nullát tartalmazó bináris sorozatokban a nullák számát bináris számként adjuk meg.
Például:
000100100000100001 -> a nullák száma: 3 2 5 4 -> 3 bittel kódolva : 011 010 101 100
18 bit
9. Mi a statisztikai kódolás? Mi a relatív kódolás?
Statisztikai kódolás: a kódhossz a kód elõfordulási gyakoriságától függ. Ennek az a lényege hogy a információt leíró kódhalmazban a kódok hosszát azok gyakorisága alapján állapítjuk meg.
Jó példa erre a Morse ABC. Itt az angol szövegek leggyakoribb betûjének az “e”-nek a kódja a legrövidebb: a pont. A szintén gyakori “t” — nek pedig a vonás. Ilyen vonatkozásban, az ASCII kódrendszer, ahol minden szimbólum hossza egyformán 7 bit nem jó megoldás.
Predikció vagy relatív kódolás: ha az egymást követõ jelek nem sokban térnek el egymástól, akkor elég a kis különbségeket kódolni.
Például a PCM Pulzus Kód Modulációnál a beszédet 8 kHz-el mintavételezve 8 bites felbontással (kvantálással) -> 64 kbit/s adatfolyam keletkezik. Kisebb sebességû adatfolyam adódik, ha csak a mintavételezett jelek változását kódoljuk. Ez a Delta PCM.
10. Rajzolja fel a titkosítási modellt!
A titkosítási modell
11. Ismertessen néhány helyettesítéses rejtjelezési megoldást!
Egyábécés helyettesítés: Elsõ híres alkalmazójáról Julius Ceasar-ról elnevezve szokták Ceasar-féle rejtjelezésnek is hívni. Az eredeti abc-t egy három (általános esetben: k) karakterrel eltolt abc-vel helyettesíti, és így írja le a szöveget. Bár a lehetõségek száma nagy, de a nyelvi-statisztikai alapon könnyen fejthetõ. (betûk, szavak relatív gyakorisága alapján)
Többábécés rejtjelezés: 26 Ceasar-abc sort tartalmazó négyzetes mátrix. Nyílt szöveg fölé egy kulcsot (egy szöveget) írunk, és a kulcsban lévõ betû dönti el, hogy melyik sort használjuk az adott nyílt szövegbeli betû titkosítására.
ABC....XYZ KULCSOCSKAKULCSOCSKA
BCD...YZA EZ A NYILT IRAT
... OT.......
ZAB...WXY
E betût az O betû helyettesíti, mert a K-val kezdõdõ sor 5.-ik (E betû az 5-ödik!) tagja O.
Z betût az T betû helyettesíti, mert a U-val kezdõdõ sor 26.-ik (Z betû az 26-odik!) tagja T.
A mátrix sorainak keverésével hatásosabb lesz a módszer, de ekkor a mátrix a kulcs részévé válik. Megfejtés alapja: a kulcs hosszának jó megsejtése.
Más: betûkódolás helyett két- három vagy négy betû kódolása, vagy szavak használata. (kulcs egy könyv (pl. szótár), és elküldjük hogy adott oldal hányadik sora (számok).
Porta-féle rejtjelezésnél 26*26-os mátrixot használunk, amelynek minden eleme betû-pár. A nyílt szöveg sorban egymás után álló két karaktere a mátrix egy sorát és oszlopát határozza meg, a metszéspontban lévõ betûpárt írjuk az eredeti betû-pár helyére.
12. Mi a felcserési és helyettesítéses rejtjelezés közti alapvetõ különbség?
A helyettesítéses rejtjelezések és kódolások a nyílt szöveg szimbólumainak sorrendjét változatlanul hagyják, csak álcázzák. A felcseréléses rejtjelezések a betûk sorrendjét változtatják, de nem álcázzák.
13. Mi az a DES?
DES (Data Encyption Standard) — Adattitkosítási szabvány
A számítógépek megjelenésével az a hagyományos módszerek (helyettesítés és felcserélés) továbbélnek, de a hangsúly máshová került. Mivel régen emberek voltak a titkosítók, ezért a készítõk egyszerû, emberek által jól megtanulható algoritmusokat és hosszú kulcsokat használtak.
A számítógépek megjelenésével felmerült az igény olyan titkosítási algoritmusok iránt, amelyek olyan komplikáltak, hogy még egy számítógép se tudja megfejteni. Manapság a titkosítási algoritmus a nagyon bonyolult (hiszen a számítógép végzi), és a megfejtõ még sok titkosított szöveg birtokában sem tudja megfejteni.
A DES módszer lényegében egy 64 bites nyílt szöveget 64 bites titkosított szöveggé alakít egy 56 bites titkosítási kulcs segítségével.
14. Milyen digitális áramköri elemekkel lehet egy bitcsoport felcserélését és helyettesítését megoldani?
Bináris elemek esetén a felcserélések és helyettesítések egyszerû áramkörök segítségével valósítható meg.
Bitcsoport felcserélése és helyettesítése
A felcseréléseket a P doboz, a helyettesítéseket az S doboz végzi. A P doboz nem más mint egy 8 bemenetû és 8 kimenetû áramkör, egy bemenõ paraméter által meghatározott össze-vissza kötött ki- és bemenetekkel, azaz a bemeneti 8 bit felcserélésével állítja elõ a 8 bites kimenetet.
A helyettesítést az S doboz végzi, ez a doboz a bemenetére adott 3 bit nyílt szöveget alakítja át 3 bit titkos szöveggé.
A titkosítás elsõ lépésben egy kulcstól független felcserélés történik, az utolsóban, pedig ennek az inverze. Az utolsó lépésben egyszerûen az elsõ 32 bitet felcserélik az utolsó 32 bittel. A közbülsõ 16 fokozat ugyanúgy mûködik, de a kulcs más-más része határozza meg az alkalmazott P és S dobozok konkrét felépítését. Ez természetesen logikai függvényekkel is leírható, és ez alapján titkosító program is készíthetõ.
15. Mi az alkalmazási réteg feladata?
Az alkalmazási réteg feladata a felhasználó és a felhasználói programok számára a hálózati szolgáltatásokat biztosító illesztést biztosítása. A fõ hálózati szolgáltatások a következõk:
állományokhoz való hozzáférés, állományok továbbítása,
elektronikus levelezés,
virtuális terminálok,
egyéb, pl. névszolgálatok.7. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 1 - 10
Miért elõnyös a számítógépek helyi hálózatba kapcsolása?
Ismertesse a 802.1-802.5 szabványokat!
Miért osztotta a szabvány az adatkapcsolati réteget két alrétegre? Mi ezek feladata?
Milyen típusú kábelek használható a fizikai rétegben?
Melyek a közeghozzáférés-vezérlési alréteg funkciói ?
Mi a logikai kapcsolatvezérlési alréteg feladata?
Mi az a SAP? Milyen réteghatárom helyezkedik el?
Ismertesse a hálózati-LLC rétegek közötti szolgáltatási elõírásokat!
Ismertesse a LLC-MAC rétegek közötti szolgáltatási elõírásokat!
Milyen részekbõl állnak a lokális hálózatok fizikai egységei?
Ismertesse a 802.3 szabványt! Mi a közeghozzáférés módszere? Milyen a hálózat topológiája? Mi a kapcsolata az Ethernettel?
Mit takarnak a MAU és az AUI fogalmak?
1. Miért elõnyös a számítógépek helyi hálózatba kapcsolása?
Hatékonyabban lehet felhasználni a rendszer erõforrásait; nem kell minden programot és adatot egy gépen tartani a munkához, az adatokhoz, amennyiben ez szükséges mások is hozzáférnek.
A perifériák száma is csökkenthetõ: közös nyomtatók, közös CD meghajtók is használhatók.
A fentiek mellett ma már a hálózat a munkatársak közötti hatékony kommunikáció eszköze is, levelezésre, közös adatbázisok és egyéb információk kezelésére is felhasználható.
2. Ismertesse a 802.1-802.5 szabványokat!
A 802.1-es szabvány a szabványhalmaz alapjait írja le, és az interfész primitíveket definiálja.
A 802.2-es az adatkapcsolati réteg felsõ részét, az ún. LLC (Logical Link Control - logikai kapcsolatvezérlés) alréteget definiálja. Sokáig vita volt arról, hogy az eltérõ közeg-hozzáférési módszerek miatt hová tartozzon a közeghozzáférés: a fizikai réteghez, vagy az adatkapcsolati réteghez. A vita lezárásaként az adatkapcsolati réteget osztották két részre: a közeg-hozzáférési alrétegre (MAC - Media Access Control - közegelérés vezérlés) és az LLC-re.
A 802.3-as szabvány a CSMA/CD (Ethernet) leírása. Nagyon fontos itt megjegyezni, hogy a 802.3 szabvány és az Ethernet nem azonos fogalmak. Az Ethernet egy termék, azaz a 802.3-as szabvány megvalósítása.
A 802.4-es szabvány a vezérjeles sín, és a
A 802.5-as szabvány a vezérjeles gyûrû leírása.
3. Miért osztotta a szabvány az adatkapcsolati réteget két alrétegre? Mi ezek feladata?
A 802.2-es az adatkapcsolati réteg felsõ részét, az ún. LLC (Logical Link Control - logikai kapcsolatvezérlés) alréteget definiálja. Sokáig vita volt arról, hogy az eltérõ közeg-hozzáférési módszerek miatt hová tartozzon a közeghozzáférés: a fizikai réteghez, vagy az adatkapcsolati réteghez. A vita lezárásaként az adatkapcsolati réteget osztották két részre: a közeg-hozzáférési alrétegre (MAC - Media Access Control - közegelérés vezérlés) és az LLC-re.
4. Milyen típusú kábelek használható a fizikai rétegben?
A sodrott érpár, a koaxiális kábel (alap- és szélessávú) és az optikai kábel.
5. Melyek a közeghozzáférés-vezérlési alréteg funkciói ?
Közeghozzáférés-irányítás A hálózati állomások szabályokat ill. eljárásokat használnak, hogy vezéreljék a fizikai csatorna megosztását.
Keretezés Kezdeti és záró információ jelzés hozzáadására van szükség ahhoz, hogy azonosítani lehessen az üzenetek elejét és végét, hogy az adó és a vevõ szinkronizálódjon, és felismerjék a hibákat.
Címzés A hálózat címzést használ, hogy azonosítani tudja az üzenet adásában és vételében résztvevõ eszközöket.
Hibafelismerés Célja a helyes üzenetadás és vétel ellenõrzése.
6. Mi a logikai kapcsolatvezérlési alréteg feladata?
Az adatkapcsolati réteg logikai kapcsolatvezérlés szintjén az IEEE 802-es szabványt hozott létre: ezen a szinten minden IEEE 802-es szabvány közös, már amit a felsõbb rétegek felé mutat. Az alréteg szervezi az adatfolyamot, parancsokat értelmez, válaszokat generál, a hibákat ellenõrzi és helyreállítási funkciókat hajt végre.
Ez az alréteg, a felette álló rétegeknek nyújt szolgáltatást ugyanolyan módon, ahogy azt a hagyományos adatkapcsolati protokoll nyújtja a távolsági hálózatban. Az OSI referenciamodellt követõ LAN kialakításban, a logikai kapcsolatvezérlés feletti réteg tulajdonképpen a hálózati réteg.
Az LLC/MAC felületek közötti szolgáltatási elõírások azokat a szolgáltatásokat rögzíti, amelyeket az LLC, és az alatta levõ közeghozzáférés-vezérlési (MAC) alréteg felületei között definiálnak.
A logikai kapcsolatvezérlés felel teljes mértékben az állomások közötti adatblokkok cseréjéért. A lokális hálózatban az adatblokkok cseréjéhez a hálózat állomásai között létesítendõ logikai kapcsolatra van szükség.
7. Mi az a SAP? Milyen réteghatáron helyezkedik el?
Ahhoz, hogy meg tudják különböztetni az ugyanazon állomás által létesített különbözõ cseretípusokat, bevezették a szolgáltatás-hozzáférési pont (Service Access Point — SAP) fogalmát, amelyet a hálózati állomásban az egyetlen adatcserében résztvevõ egyedi elem azonosítására használnak. (lásd 1. fejezet) A szolgáltatás-hozzáférési pontot úgy is értelmezhetjük, mintha egy port címe, vagy egy állomás magasabb rétegeihez való hozzáférési pont lenne.
Az alábbi ábrán látható két szolgáltatás-hozzáférési ponttal rendelkezõ eszköz különbözõ más eszközökkel történõ adatblokk cserére használhatja a SAP-jait. Az eszköz természetesen számos SAP-ot használhat. Azt a szolgáltatás-hozzáférési pontot, amelyik adatblokkot küld, forrás szolgáltatás-hozzáférési pontnak (Source SAP — SSAP), azt pedig, amelyik adatblokkot vesz rendeltetési szolgáltatás-hozzáférési pontnak (Destination SAP — DSAP) nevezik.
Szolgálat hozzáférési pontok
Azt az adatblokkot, amely a forrásállomás logikai kapcsolatvezérlési alrétegébõl eljut a célállomás logikai kapcsolatvezérlési alrétegéig, logikai kapcsolatvezérlési protokoll adatblokknak (LLC Protocol Date Unit — LLC PDU) nevezzük Az adás folyamán a forrásállomás logikai kapcsolatvezérlõ alrétege átadja az adatblokkot a közeghozzáférés-vezérlõ alrétegnek. Az átadott adatblokk felépítése is az ábrán látható.
Ezek az adatblokkok parancsokat és nyugtákat is hordozhatnak, azaz az üzenet feldolgozásának a vezérlésére használják.
A forrás SAP cím mindig egyedi, ami egyetlen olyan SAP-ot azonosít, amely az eredeti adatblokkot küldte. A rendeltetési SAP cím vagy egy egyetlen SAP-ot azonosító egyedi cím, vagy csoportcím. A csoport SAP cím a rendeltetési SAP-ok olyan csoportját határozza meg, amelybe tartozó rendeltetési állomás mindegyike veszi az adatblokkot.
8. Ismertesse a hálózati-LLC rétegek közötti szolgáltatási elõírásokat!
A felsõbb hálózati réteg és a logikai kapcsolatvezérlési alréteg felületek közötti kapcsolat számára két mûveleti típust definiálnak: a kapcsolatmentes szolgáltatást, illetve a kapcsolatorientált szolgáltatást.
Az elsõ típus esetén nincs szükség logikai kapcsolat létrehozására az adó- és vevõállomás között, és minden elküldött adatblokkot közvetlenül dolgoznak fel. Nem végeznek sorszámellenõrzést (amivel biztosítanák, hogy az adatblokkot ugyanabban a szekvenciában vegyék, mint az a kiküldés, során volt), és a vevõállomás az adatblokk vétele után nem küld nyugtát. A kapcsolatmentes szolgáltatásoknál nincs folyamatvezérlés és hibajavítás. (azaz datagram szolgáltatás). Itt csak két szolgálati primitív van:
L_DATA.request : A hálózati réteg az LLC-hez az adatblokkot továbbítja, és kéri elküldését.
L_DATA.indication : Jelzi a hálózati rétegnek, hogy adatblokk érkezett, majd továbbítja is.
A második mûveleti típus kapcsolatorientált szolgáltatás: Az adó- és vevõállomás között kapcsolatot kell létesíteni a mûveletek megkezdése elõtt, összeköttetést kell fenntartani majd az összeköttetést bontani.
Itt öt primitív osztályt definiáltak: az L_CONNECT primitívek két SAP közötti logikai kapcsolat létesítésére szolgálnak, míg az L_DISCONNECT primitívek a kapcsolat bontására. Az L_DATA_CONNECT primitívek a felépített összeköttetésen keresztüli adatátvitelt vezérlik. Az L_RESET primitívekkel hozható alaphelyzetbe az összeköttetés. Az L_CONNECTION_FLOWCONTROL primitívek a két réteg közti adatcserét vezérlik, a sebességkülönbségeket egyenlítik ki.
9. Ismertesse a LLC-MAC rétegek közötti szolgáltatási elõírásokat!
Az LLC/MAC interfész szolgáltatások lehetõvé teszik, hogy az egyik állomás LLC alrétege adatot cseréljen a másik állomás ugyanezen alrétegével. Ezt három szolgálati primitív segítségével valósítják meg:
MA_DATA.request: Adatblokk küldésének kérése,
MA_DATA.indication: Adatblokk vétele és továbbítása megtörtént a MAC rétegbõl az LLC rétegbe,
MA_DATA.confirm: LLC jelzi, hogy elfogadta.
10. Milyen részekbõl állnak a lokális hálózatok fizikai egységei?
Az adapterkártya Ezt a speciális perifériakártyaként kapható eszközt, az adapterkártyát, a hálózat állomásaként használni kívánt valamennyi személyi számítógépbe beépítik. Az adapterkártya tartalmazza a logikai kapcsolatvezérlést, és a közeghozzáférést vezérlõ funkciókat megvalósító hardvert és förmvert (firmware).
A kábelrendszer A kábelrendszer azt a kábelt, ill. vezetéket jelenti, amelyet a hálózatban lévõ eszközök összekapcsolására használnak. Általában idetartoznak még azok a csatlakozószerelvények is, amelyek lehetõvé teszik, hogy az eszközök a kábelre csatlakozzanak. A legtöbb lokális hálózatnál használt alapvetõ vezetékválaszték a következõ: sodrott érpár kötegbõl álló kábel, koaxiális kábel és a fénykábel.
Koncentrátorok és erõsítõk Egyes lokális hálózati kialakítások koncentrátorokat, ill. hozzáférési egységeket használnak, hogy a hálózati jelek erõsítése és elosztása megoldott legyen, illetve a hálózatban levõ eszközök egy központi helyen kerüljenek összeköttetésbe egymással. Ezeket szokták HUB-oknak, jelismétlõknek is nevezni.
11. Ismertesse a 802.3 szabványt! Mi a közeghozzáférés módszere? Milyen a hálózat topológiája? Mi a kapcsolata az Ethernettel?
Az Ethernet közeghozzáférésének alapgondolatát már bemutattuk. Mielõtt egy állomás adni akar, belehallgat a csatornába. Ha a kábel foglalt, akkor az állomás addig vár, amíg az üressé nem válik, máskülönben azonnal adni kezd. Ha egy üres kábelen két vagy több állomás egyszerre kezd el adni, ütközés következik be. Minden ütközést szenvedett keretû állomásnak be kell fejeznie adását, ezután véletlenszerû ideig várnia kell, majd az egész eljárást meg kell ismételnie.
Az Ethernet hálózatok átviteli sebessége 10 Mbit/s.(Ma már 100 Mbit/s is lehet!) Ez persze nem jelenti azt, hogy egy Ethernet hálózatnak minden körülmények között ez a maximális átviteli sebessége, hiszen egy ilyen hálózat a lehetséges terhelésének csak mintegy 60 %-án üzemeltethetõ ésszerûen. Tehát az Ethernet optimális sebessége mintegy 4.5 Mbit/s Ethernet hálózatokban többféle kábeltípus használható:
Elnevezés
A kábel fajtája
Jelregenerálás nélküli maximális hossz (m)
10BaseT
árnyékolatlan csavart érpár
100
10Base2
vékony koax kábel
185
10Base5
vastag koax kábel
500
10BaseF
üvegszál
>1000
Vékony koax kábelezés esetén a jelek visszaverõdésének megakadályozására a végpontokat a kábel hullámellenállásával megegyezõ értékû 50 W -os ellenállással kell lezárni. Mivel a számítógépek sorosan fel vannak fûzve a kábelre, a csatlakoztatást oly módon lehet megvalósítani, hogy a koaxiális kábelt egyszerûen kettévágják a két végére ún. BNC csatlakozót szerelnek, és egy ún. T csatolót illesztenek be ez csatlakozik a számítógép hálózati kártyájára.
Az elõre kialakított hálózatoknál egy új csatlakozás létesítése egyszerûbb. A felszerelt fali csatlakozásról kell eltávolítani az ún. rövidzáró hurkot és a helyére kötni két darab elõre szerelt koaxiális kábelt mindkét végén BNC csatlakozóval, valamint egy T csatlakozás segítségével a számítógéphez illeszteni. Mindkét módszer hátránya, hogy a számítógép-hálózat mûködésének néhány percre való felfüggesztését kívánja. Nagy hálózatok esetén, ahol gyakran kell új felhasználót a rendszerhez kapcsolni, vagy a rendszer leállítása nehezen oldható meg ez az eljárás erõsen megkérdõjelezhetõ. Továbbá, minél több ilyen csatlakozás van a hálózatban annál valószínûbb, hogy valamelyiknél érintkezési hiba keletkezik. Újabban rendelkezése állnak ún. megszakítás-nélküli csatlakozók is, ám ezek telepítése meglehetõsen költséges.
A vastag Ethernet kábel többnyire sárga színû ( bár ezt semmilyen szabvány nem rögzíti), ezért gyakran yellow cable -nek is nevezik. A nagyfrekvenciás jelillesztés miatt a kábel borításán azonos távolságokra felfestett jelzések (gyûrûk) jelzik azokat a pontokat, ahol a kábelhez hozzá lehet csatlakozni. Ezt a kábelezési módszert a magasabb költségek, és a különleges szereléstechnikája miatt ( pl.: az ilyen kábelek csak meghatározott íveken hajlíthatók) csak olyan esetekben használják ahol az erõsebb külsõ zavarok miatt szükséges az erõsebb árnyékolás (pl.: ipari felhasználás), illetve nagyobb az áthidalandó távolság.
A vastag kábeleknél a számítógép-csatlakoztatás módja az ún. vámpír csatlakozó használata. Az ilyen rendszerû csatlakozás kialakítási módja a következõ: a kábelbe egy rendkívül pontos mélységû és szélességû lyukat fúrnak. A lyuknak a rézmagban kell végzõdnie. Ebbe a lyukba kell becsavarni egy speciális csatlakozót (ez a vámpír csatlakozó) , amelynek végül is ugyanaz a célja mint a T csatlakozónak, csak nem kell elvágni a kábelt. A vámpír csatlakozókat csak a kábel jelölt, meghatározott pontjain lehet elhelyezni.
Ilyenkor a kábelre egy adó-vevõt (transceiver vagy MAU - Media Attachment Unit) is illeszteni kell, amihez csatlakoztatott kábel köti össze az adó vevõt a számítógépben lévõ illesztõ kártyával. Az adó-vevõkábel (AUI=Attachment Unit Interface) legfeljebb 50 méter hosszú lehet, és öt különállóan árnyékolt sodrott érpárt tartalmaz. A MAU csatlakozója (Canon DB-15) négy szimmetrikus jeláramkört, tápellátást és földelést szolgáltató vezetéket tartalmaz. A jeláramkörök két jelvezetékbõl (A és B) és az árnyékolásukból (S) állnak.
AUI kábel bekötése
Áram-kör
Név
MAU-hoz
MAU-tól
Bekötés
Megjegyzés
DO
Data Out
x
DOA-3, DOB-10, DOS-11
Adat kimenet
DI
Data In
x
DIA-5, DIB-12, DIS-4
Adat bemenet
CO
Control Out
x
COA-7, COB-15, COS-8
Vezérlés kimenet
CI
Control In
x
CIA-2, CIB-9, CIS-1
Vezérlés bemenet
VP
Voltage Plus
x
13
12 Volt
VC
Voltage common
x
6
VP másik ága
PG
Protective Ground
x
14+fémház
Védõföld (árnyékolás)
Ethernet esetén vastag koax kábelhosszúsága max. 500 m, a vékony koaxé 185 m lehet. A hálózat által átfogott távolság növelése érdekében az egyes kábeleket ismétlõk (repeater) segítségével össze lehet kötni. Az ismétlõ egy fizikai rétegbeli eszköz, amely mindkét irányból veszi, felerõsíti és továbbítja a jeleket. A hálózat szemszögébõl az ismétlõkkel összekötött kábelszegmensek egyetlen kábelnek tekinthetõk (eltekintve az ismétlõ okozta plusz késleltetéstõl).
Egy rendszer több szegmenset és több ismétlõt tartalmazhat, de nem lehet két olyan adó-vevõ, amely 2,5 km-nél távolabbra helyezkedik el egymástól, ill. nem lehet olyan adó-vevõ közötti út, amely négynél több ismétlõn halad keresztül.
Csavart érpár alkalmazásakor minden ilyen módon bekötött számítógép lényegében pont-pont kapcsolatot valósít meg az elosztó eszközzel, az UTP több-portos jelismétlõvel. Ilyen eszközöknek 8...16 UTP csatlakozásuk van (RJ-11 jelû telefoncsatlakozó) a számítógépek felé, és bemenetükön UTP csatlakozó (ilyen módon fa struktúrájú UTP kábelezés valósítható meg), optikai kábel csatlakozó, BNC, vagy AUI csatlakozó található.
Hálózatépítésnél különféle épületkábelezési megoldás lehetséges. Lehet hogy csak egyetlen kábel kígyózik át az épület szobáin úgy, hogy az állomások a hozzájuk legközelebb esõ ponton csatlakoznak rá. Lehetséges egy, az alaptól a tetõig futó gerinckábel alkalmazása, amelyre az egyes emeleteken ismétlõk segítségével vízszintes kábelek csatlakoznak. Egyes megvalósításainál a függõleges gerincvezeték vastag, míg a vízszintesek vékony kábelek.
Ethernet hálózat
A jelenlegi Ethernet kábelezési technika az üvegszálas (egyre ritkábban koax) gerincvezetéket részesíti elõnyben, amelyhez jelismétlõkön (UTP multiport repeater) keresztül csavart érpárokkal csatlakoznak a számítógépek, csillag topológiát formálva. A különféle fizikai kábelezés megfelelõ csatlakozás-párokat tartalmazó egységek használatát követeli meg. Ezek lehetnek az üvegszálnál alkalmazott csatlakozók (ST, FC/PC, SMA, SC, FDDI), vékony koax BNC csatlakozója, a vastag koax-nál a AUI csatlakozót használnak, míg csavart érpárnál az RJ-11-es telefoncsatlakozót.
Bármilyen is legyen a közeg a szakadt kábelek, rossz megcsapolások, laza csatlakozók komoly adatátviteli problémákat okoznak. Lelassul a hálózat, sok “hálózati hiba” üzenet jelenik meg a rendszerben. Kinyomozásukra különbözõ technikákat fejlesztettek ki. Alapvetõen egy ismert alakú jelet bocsátanak a kábelre. Ha a jel akadályba vagy a kábel végébe ütközik, akkor visszhang keletkezik, amely a jellel ellenkezõ irányba terjed. A jel kibocsátási és a visszhang visszaérkezési idejét precízen mérve a visszhang keletkezési helye meghatározható. Ezt a technikát idõbeli reflektometriának (time domain reflectometry) nevezik.
12. Mit takarnak a MAU és az AUI fogalmak?
Adó-vevõ (transceiver vagy MAU - Media Attachment Unit): amihez csatlakoztatott kábel köti össze az adó vevõt a számítógépben lévõ illesztõ kártyával. Az adó-vevõkábel (AUI=Attachment Unit Interface) legfeljebb 50 méter hosszú lehet, és öt különállóan árnyékolt sodrott érpárt tartalmaz. A MAU csatlakozója (Canon DB-15) négy szimmetrikus jeláramkört, tápellátást és földelést szolgáltató vezetéket tartalmaz. A jeláramkörök két jelvezetékbõl (A és B) és az árnyékolásukból (S) állnak.
7. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 11 - 20
7. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 21 - 28
7. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 11 - 20
13. Milyen kódolást használ a 802.3? Mi a lényege?
14. Ismertesse a 802.3 MAC protokollját! Milyen keretformátumot használ? Milyen a címzés?
15. Ismertesse a 802.4 szabványt! Mi a közeghozzáférés módszere? Milyen a hálózat topológiája? Milyen kábelezést használ?
16. Ismertesse a 802.4 MAC protokollját! Milyen keretformátumot használ? Milyen a címzés?
17. Hogyan történik a logikai gyûrû karbantartása?
18. Ismertesse a 802.5 szabványt! Mi a közeghozzáférés módszere? Milyen a hálózat topológiája? Mi a gyûrû felépítés elõnye? Milyen kábelezést használ?
19. Ismertesse a 802.5 MAC protokollját! Milyen keretformátumot használ? Milyen a címzés?
20. Hogyan történik a vezérjeles gyûrû karbantartása?
13. Milyen kódolást használ a 802.3? Mi a lényege?
Az összes 802.3 implementáció, beleértve az Ethernetet is, manchester kódolást használ, amelyet az alábbi ábrán láthatunk. A bitek közepén lévõ jelváltás iránya jelenti a 0 vagy 1 információt, és ezen átmenet segítségével a küldõ szinkronizálhatja a VEVÕ-t.
A bitek közepén levõ átmenetek segítségével a küldõ szinkronba hozhatja a vevõt. Bármelyik idõpontban a kábel a kõvetkezõ három állapot egyikében van: 0-ás bit átvitele (alacsonyból magasba való átmenet), 1-es bit átvitele (magasból alacsonyba való átmenet), vagy tétlen (0 V). A jel magas szintjét +0,85 V, alacsony szintjét - 0,85 V jelenti.
Jelszintek az Ethernet hálózatban
14. Ismertesse a 802.3 MAC protokollját! Milyen keretformátumot használ? Milyen a címzés?
A 802.3 keretszerkezete az alábbi ábrán látható.
Minden keret egy 7-bájtos elõtaggal (preamble) kezdõdik, amely 10101010 mintájú. E minta Manchester-kódolása, amely egy 10 MHz-es, 5,6 usec idõtartamú négyszögjel, lehetõséget biztosít a vevõ órájának; hogy az adó órájához szinkronizálódjon.
Ezután következik a keretkezdet (start of frame) bájt, amely a keret kezdetét jelöli ki az 10101011 mintával.
802.3 keretformátum
A keret két címet tartalmaz, egy célcímet és egy forráscímet. A szabvány 2- és 6-bájt-os címeket is megenged, de a 10 Mbit/s-os alapsávú szabvány számára kijelölt paraméterek csak 6-bájtos címek használatát engedélyezik. A célcím legfelsõ helyiértékû bitje (I/G) közönséges címek esetén 0, csoportcímek esetén 1 értékû. A csoportcímek teszik lehetõvé több állomás egyetlen címmel való megcímzését. Amikor egy keret csoportcímet tartalmaz célcímként, akkor a keretet a csoport minden tagja veszi. Az állomások egy meghatározott csoportjának való keretküldést többes-küldésnek (multicast) nevezik. A célcímben csupa 1-est tartalmazó keretet az összes állomás veszi. Ez az üzenet-szórás (broadcast).
A címzésnél érdekes a legmagasabb helyiértékû bit melletti 46. bit (U/L) használata. Ez a bit a helyi és a globális címeket különbözteti meg. A helyi címeket a hálózatmenedzserek jelölik ki és a helyi hálózaton kívül nincs jelentõségük. A globális címeket ellenben az IEEE jelöli ki azért, hogy a világon ne fordulhasson elõ két azonos globális cím. Mivel 48 - 2 = 46 bit áll rendelkezésre, ezért megközelítõleg 7*1013 globális cím létezik. Az alapgondolat az, hogy 46 bitet használva már a világ bármely két állomása megcímezheti egymást. A célok megtalálásának módja már a hálózati rétegre tartozik. Ezt a 6*8 bájtot megegyezés szerint hexadecimális alakban, bájtonként kettõspontokkal elválasztva adják meg, például:
3A:12:17:0:56:34
15. Ismertesse a 802.4 szabványt! Mi a közeghozzáférés módszere? Milyen a hálózat topológiája? Milyen kábelezést használ?
Sajnos a gyûrû mint fizikai topológia kevéssé illeszkedik a futószalagok egyenes vonalú kialakításához. Ezért egy olyan kialakítást szabványosítottak, amely fizikailag lineáris buszkialakítása miatt üzenetszórásos módot használ (azaz a gyûrûtõl eltérõen nem pont-pont kapcsolati módon dolgozik). Logikailag azonban gyûrû felépítésû. Elnevezése: vezérjel busz, vagy vezérjeles sín.
A logikai gyûrû szervezés azt jelenti, hogy minden állomás ismeri a bal és a jobb oldali állomásának a címét. Ez a szomszédság nem a fizikai elhelyezkedés, hanem a gyûrûben elfoglalt logikai elhelyezkedés szerinti. Amikor a gyûrût elindítják, elsõként a legmagasabb sorszámú állomás küldhet üzenetet. A küldés után átadja a küldés jogát a közvetlen szomszédjának, amit egy speciális keret a vezérjel (token) képvisel. Ez a vezérjel a logikai gyûrû mentén jár körbe, állomásról állomásra. Küldési joga csak a tokent birtokló állomásnak van, ezért ütközés nem jöhet létre. A gyûrûhöz csatlakozó állomások minden üzenetet vesznek, de csak a neki szólót veszik figyelembe.
Fontos megjegyezni, hogy a sínhez való fizikai csatlakozás nem jelent azonnal gyûrûhöz való csatlakozást is: az állomások gyûrûbe illesztése, illetve eltávolítása a vezérjel-busz MAC-protokolljának a hatáskörébe tartozik. Maga a protokoll nagyon bonyolult, 10 különbözõ idõzítést, és számos belsõ állapotváltozót használ.
A fizikai réteg a kábeltelevíziózásban használt 75 ohmos szélessávú koaxiális kábel. Mind az egykábeles mind a kétkábeles (irányonként egy kábel) rendszer használható, fõállomással, illetve az nélkül.
Három különbözõ modulációs módszer használható: fázis-folytonos ill. fázis-koherens frekvenciamoduláció, valamint amplitudó moduláció. A lehetséges sebességek: 1.5 ill. 10 Mbit/s. A modulációs technikák a kábel 0, 1 és tétlen állapota mellett még további három állapot fennállását is lehetõvé teszik, amelyeket hálózatvezérlési célokra, jelzésátvitelre használnak.
16. Ismertesse a 802.4 MAC protokollját! Milyen keretformátumot használ? Milyen a címzés?
A gyûrû üzembe helyezésekor az állomások a gyûrûbe cím szerint csökkenõ sorrendbe kerülhetnek be. A vezérjel küldés is mindig a nagyobbtól a kisebb sorszámú állomás felé irányul. Amikor egy állomás megkapja a vezérjelet, azt adott ideig birtokolhatja, és ez alatt az idõ alatt — ha a keretei rövidek —, akár több keretet is elküldhet.
Ha a vezérjelet birtokló állomásnak nincs elküldendõ kerete, akkor a tokent azonnal továbbküldi. A prioritás megvalósításának fontossága miatt négy, növekvõ prioritási osztály van a forgalom számára: 0 , 2, 4, 6. Ez utóbbi a legnagyobb prioritású. Mûködési szempontból úgy is tekinthetjük, mintha minden állomás négy különféle prioritású alállomásból állna: az érkezõ kereteket a prioritásuk szerinti alállomás dolgozza fel.
Amikor a vezérjel megérkezik egy állomáshoz, annak 6-os alállomása aktivizálódik. Ha van kerete, azonnal kezdi küldésüket. Amikor végzett (vagy amikor az idõzítése lejárt), a vezérjelet belül átadja a 4-es alállomásnak, amely szintén az idõzítésének lejártáig küldhet kereteket. Ezután az is továbbadja a vezérjelet 2-es prioritású alállomásnak, majd az a 0-ás alállomásnak, ahol keretek elküldésre kerülnek. Ezek után a vezérjelet a következõ állomásnak kell továbbküldeni.
Az idõzítések megfelelõ beállításával elérhetõ például az, hogy a teljes vezérjel-birtoklási idõ egy jól meghatározott része a 6-os prioritású forgalomé legyen. Ez lehetõvé teszi, hogy a hálózati adatátviteli kapacitás egy adott részét a 6-os prioritású forgalom számára tartsa fenn, és pl. hang vagy más valósidejû forgalom lebonyolítására használható. Az alsóbb prioritásoknak számára a maradék idõ áll rendelkezésre.
Ha például 50 állomásos, 10 Mbit/s-os sebességû hálózat paramétereit úgy állítjuk be, hogy a 6-os prioritású forgalom a teljes kapacitás 1/3-át foglalja le, akkor az alállomások 1/3*10.000/50=67 kbit/s-os garantált sebességgel rendelkeznek a 6-os prioritású adatok átviteléhez.
Ez a sebesség állomásonként pédául egy kis, a vezérlõinformációk átvitelére alkalmas maradék kapacitással együtt, egy ISDN hangcsatorna megvalósításához elegendõ.
A vezérjeles sín keretformátuma az alábbi ábrán látható.
Az elõtag, a vevõ órájának szinkronizálását segíti elõ. A kezdetjelzõ és a végjelzõ mezõ a keret határait jelzik. Mindkét mezõ analóg kódolású szimbólumokat tartalmaz, amelyek a digitális 0 és 1 kódolásától jelentõsen különböznek. A speciális határoló jelek alkalmazása miatt nincs szükség adathossz mezõre.
802.4 keretformátum
A keretvezérlés-mezõ az adat- és a vezérlõkereteket különbözteti meg egymástól, és adatkeretek esetén a keretek prioritását hordozza. Tartalmazhat olyan jelzést is, amely a célállomást a keret hibátlan vagy hibás vételének nyugtázására kötelezi.
Vezérlõkeretek esetén a keretvezérlés mezõ a keret típusát jelöli. A megengedett típusok halmaza a vezérjel-átadási és a különbözõ gyûrû-karbantartási keretekbõl áll. Ez utóbbiak között vannak az állomásokat a gyûrûbe be- illetve kiléptetõ kerettípusok. Megjegyezzük, hogy a 802.3 szabványban vezérlõ keretek nincsenek. A következõ táblázat a vezérlõkereteket mutatja be:
Keretvezérlõ mezõ
Név
Feladata
00000000
Claimtoken
Vezérjel-igénylés gyûrû-inicializáláskor
00000001
Solicit successor2
Az állomások beléptetésének engedélyezése
00000010
Solicit successor1
Az állomások beléptetésének engedélyezése
00000011
Who follows
Felépülés elveszett vezérlõjelbõl
00000100
Resolve contention
Versenyhelyzet feloldás több állomás egyidejû gyûrûbe lépése esetén
00001000
Token
Vezérjel átadás
00001100
Set successor
Állomások kilépésének kezelése
A célcím és a forráscím mezõ ugyanolyan, mint a 802.3-ban. Akárcsak a 802.3-ban, egy adott hálózatban vagy csak 2 bájtos, vagy csak 6 bájtos címeket használhatnak az állomások Az egyedi és csoportcímek, valamint a lokális és globális címek kijelölésére ugyanazok vonatkoznak, mint 802.3-asnál.
Az adatmezõ hossza 8182 bájt 2 bájtos címzés, illetve 8174 bájt 6 bájtos címzés esetén. Ez több mint ötszöröse a legnagyobb 802.3-beli keretnek. (Persze ott azért választottak rövid kereteket, hogy egy állomás ne tarthassa fel túl hosszú ideig a többi állomást). A vezérjeles sínen az idõzítésekkel lehet korlátozni a hosszú keretek küldését, egyébként viszont nagyon kényelmes hosszú kereteket küldeni akkor, ha követelmény a valós idõben történõ feladat-végrehajtás. Az átviteli hibák kiszûrésére az ellenõrzõösszeg-mezõ szolgál. Ugyanazt az algoritmust használja, és ugyanúgy több tagú, mint a 802.3-é.
17. Hogyan történik a logikai gyûrû karbantartása?
Az állomások be- illetve kikapcsolása gyakran elõforduló esemény, így meg kell oldani a gyûrûbe való be- és kiléptetést. A MAC réteg protokollja, az esetleg fellépõ versenyhelyzetek feloldásával együtt ezt pontosan definiálja. A feloldási algoritmus a 802.3-nál megismert bináris exponenciális visszatartás módszere.
Miután a gyûrû felállt, minden állomásinterfész nyilvántartja a két logikailag szomszédos állomás címét. A vezérjel birtokosa a táblabeli Solicit-successor keretek egyikének elküldésével rendszeres idõközönként ajánlatot kér a gyûrûhöz még nem tartozó állomásoktól. A keret a küldõ és a küldõt a sorban követõ állomás címét tartalmazza. Azért, hogy a gyûrûcímek csökkenõ sorrend szerinti rendezettsége megmaradjon, csak az ebben a tartományban lévõ állomások kérhetik beléptetésüket. Egyszerre csak egy állomás beléptetése valósulhat meg. Ennek az a célja, hogy korlátozni lehessen a gyûrûkarbantartásra felhasználható idõt.
Ha egy adott idõn belül egyetlen állomás sem ajánlkozik, akkor a vezérjel birtokosa folytatja tovább tevékenységét. Ha pontosan egy állomás kér belépést, akkor a beléptetés végrehajtódik, és ez az állomás lesz a vezérjel birtokosának következõ új szomszédja.
Ha egyszerre két vagy több állomás jelent be belépési igényt, akkor kereteik, akár a 802.3 esetén, ütközni fognak és összekeverednek. A vezérjel birtokosa ezután egy Resolve-contention keret elküldésével kezdeményezi a versenyfeloldási algoritmus végrehajtását.
Az új állomások beléptetési kérelmei nem befolyásolhatják a vezérjel körbefutási idejének legrosszabb esetre számolt értékét. Minden állomásban van egy idõzítõ. óra, amely minden vezérjel-igényléskor nullázódik. Amikor a vezérjel beérkezik, az óra újbóli nullázása elõtt az állomás megvizsgálja az óra értékét (azaz az elõzõ vezérjel-körbejárási idõt). Ha ez meghalad egy bizonyos értéket, akkor arra következtet, hogy a forgalom túl nagy, ezért ebben a körben az állomás nem fog belépési ajánlatot küldeni.
A gyûrû elhagyása ennél könnyebb. Egy Q állomás, amelyet a P állomás elõz meg, és a R állomás követ, (sorrend: P - Q - R) úgy lép ki a gyûrûbõl, hogy P-nek egy Set-successor keretet küld, amellyel közli, hogy ezentúl P követõje nem Q, hanem R (sorrend: P - R). Ezután a Q egyszerûen abbahagyja a küldést.
A gyûrû üzembe helyezése az új állomás beléptetésének egy speciális esete. Amikor bekapcsolják az elsõ állomást, egy bizonyos idõ múlva észreveszi, hogy nincs forgalom. Ezután egy Claim token keretet küld el. Mivel nem észlel más, vezérjelért versengõ társat, ezért létrehoz egy vezérjelet, valamint egy gyûrût, — amelynek egy tagja lesz, ez az állomás. Rendszeres idõközönként kéri új állomások belépési ajánlatát. Ahogy új állomásokat kapcsolnak be, válaszolni fognak ezekre a kérésekre, és az elõzõekben leírt mechanizmus szerint beléphetnek a gyûrûbe. Végsõ soron minden bekerülni akaró állomás be is tud kerülni a gyûrûbe.
Az átviteli és hardverhibák következtében probléma lehet a gyûrûvel és a vezérjellel is. Például, mi történik akkor, ha egy állomás a vezérjelet egy már mûködésképtelenné vált állomásnak továbbítja? A megoldás magától értetõdõ. Miután a vezérjelet elküldi, elkezdi figyelni a szomszédos állomást, hogy kibocsát-e vezérjelet vagy keretet. Ha nem küld semmit, akkor az állomás újabb vezérjelet küld.
Ha ez szintén tönkremegy, akkor az állomás egy Who follows keretet küld el, amely a következõ szomszédos állomás címét tartalmazza. Amikor a meghibásodott állomás után kõvetkezõ állomás észrevesz egy Who follows keretet, amely éppen az elõzõ szomszédjának címét hordozza, akkor egy Set successor keret küldésével válaszol annak az állomásnak, amelynek kõvetkezõ szomszédja meghibásodott, és magát nevezi meg új szomszédként. A meghibásodott állomás tehát így kikerül a gyûrûbõl.
Most tegyük fel, hogy egy állomás nemcsak, hogy nem továbbítja a vezérjelet, hanem még kõvetkezõjének következõjét sem találja meg, amely ugyancsak tönkrement. Erre egy új stratégiát alkalmaz a Solicit successor-2 keret elküldésével, annak ellenõrzésére, hogy egyáltalán van-e "valaki, aki még él". Ezt kõvetõen ismét a szabványos versenyprotokoll kerül végrehajtásra, amelyben minden olyan állomás részt vehet, amely be akar kerülni a gyûrûbe. Végül a gyûrû újra felépül.
Megint egy más típusú probléma az, amikor a vezérjel birtokosa megy tönkre, és nem ereszti el a vezérjelet. Ezt a problémát a gyûrû inicializálási algoritmusa oldja meg. Minden állomás rendelkezik egy idõzítõ órával, amely egy keret hálózatban való megjelenésekor nullázódik. Amikor ez az óra egy küszöbidõt elér, akkor az állomás egy Claimtoken keretet bocsát ki, és az új vezérjel megszerzéséért verseny indul meg.
További probléma az, ha egyszerre több vezérjel jelenik meg. Ha a vezérjelet birtokló állomás észrevesz egy másik állomástól származó vezérjelet, akkor saját vezérjelét azonnal eldobja. Ha két vezérjel volt, akkor most már csak egy van. Ha több mint két vezérjel lenne, akkor ez a folyamat addig folytatódik, amíg újból csak egy vezérjel marad. Ha az állomások véletlenül az összes vezérjelet eldobnák, akkor az aktivitás hiánya egy vagy több állomást arra késztetne, hogy vezérjel-generálási folyamatot indítson el, amelynek lefolyását már láttuk.
18. Ismertesse a 802.5 szabványt! Mi a közeghozzáférés módszere? Milyen a hálózat topológiája? Mi a gyûrû felépítés elõnye? Milyen kábelezést használ?
Bevezetésként meg kell jegyeznünk azt a tényt, hogy a gyûrû nem igazán alkalmas üzenetszórásos átvitelre, hiszen tulajdonképpen kör alakba rendezett, két pont közötti kapcsolatok halmaza. A gyûrûtechnológia majdnem teljesen digitális, szemben pl. a 802.3-al, amely jelentõs mennyiségû analóg elemet tartalmaz az ütközések érzékeléséhez. A gyûrû kiszámítható felsõ idõkorlátos csatorna-hozzáférést is biztosít. A létezõ többféle gyûrû kialakítások közül a 802.5 által szabványosítottat vezérjeles gyûrûnek (token ring) nevezik.
A gyûrûben zajló átvitel tervezésénél és elemzésénél alapvetõ kérdés egy bit "fizikai hossza". Ha egy gyûrû K Mbit/s-os adatátviteli sebességgel rendelkezik, akkor 1/K m sec-onként kerül ki egy bit az átviteli közegre. A tipikus 200 m/m s-os jelterjedési sebességgel számolva ez azt jelenti, hogy egy bit megközelítõleg 200/K métert foglal el a gyûrûn. Emiatt például 1 Mbit/s-os gyûrû, amelynek kerülete 2000 m, csak 10 bitet tartalmazhat egyszerre.
A gyûrûinterfészeknek két üzemmódjuk van: vételi és adási. Minden gyûrûinterfészhez érkezõ bit az állomás egy ideiglenes regiszterébe (pufferébe) kerül, — ahonnan az adott állomás ismét a gyûrûbe küldi ki. Vétel esetén a pufferben levõ bitet a gyûrûbe való kiírás elõtt az állomás megvizsgálja, majd továbbadja. Ha nem az eredetit küldi tovább, akkor adásról beszélünk. A bitek interfészeknél való pufferelése, másolása minden egyes állomásnál 1-bites késleltetést eredményez.
Ha az állomások tétlenek, a vezérjeles gyûrûben, egy speciális bitminta, az ún. vezérjel (token) jár körbe. Amikor egy állomás keretet akar küldeni, még a küldés elõtt meg kell szereznie a vezérjelet, és el is kell távolítania a gyûrûbõl. Mivel csak egyetlen vezérjel van, ezért csak egyetlen állomás adhat egyszerre, így tehát a csatorna-hozzáférés ugyanúgy ütközés mentesen valósul meg, mint a vezérjeles sín esetén.
A vezérjeles gyûrû tervezésének további gondja az, hogy magának a gyûrûnek is elegendõ késleltetéssel kell rendelkeznie ahhoz, hogy tétlen állomások esetén is képes legyen a teljes vezérjel befogadására és keringtetésére. A késleltetés két komponensbõl áll: az egyes állomások okozta 1-bites késleltetésbõl és a jelterjedési késleltetésbõl.
A tervezõknek majdnem minden gyûrûben számolniuk kell az állomásoknak különbözõ idõkben, különösen éjszakára való kikapcsolásával, és az ebbõl adódó késleltetések csökkenésével. Ha az állomások gyûrûillesztõi a gyûrûtõl kapják áramellátásukat, akkor az állomások leállításának nincs ilyen hatása. Ha azonban az interfészek kívülrõl kapják az áramot, akkor a gyûrû folytonosságának fenntartása miatt úgy kell azokat megtervezni, hogy kikapcsoláskor a bemenetük a kimenetükhöz kapcsolódjon. Ez nyilvánvalóan megszünteti az 1-bites késleltetést.
Rövid gyûrû esetén ezért éjszakára mesterséges késleltetéseket illesztenek be, így teszik képessé a gyûrût a vezérjel további fenntartására és keringtetésére.
A gyûrûben körbeterjedõ biteket a küldõ állomások távolítják el a gyûrûbõl. Az állomás megõrizheti — az eredeti bitekkel való összehasonlításhoz — vagy el is dobhatja azokat. Ez a gyûrûszerkezet nem korlátozza a keretek maximális méretét, hiszen az egész keret egyszerre úgy sem jelenik meg a gyûrûben.
Miután egy állomás az utolsó keretének utolsó bitjét is elküldte, a vezérjelet vissza kell helyeznie a gyûrûbe. Az utolsó bit visszaérkezése — és a gyûrûbõl való kivonása után az interfésznek azonnal vételi üzemmódba kell visszaállnia, nehogy ismét kivonja a vezérjelet, amely az utolsó bitet követõen érkezik, hacsak addigra már egy másik állomás meg nem szerezte.
A keretek nyugtázása nagyon egyszerûen megoldható. A keretformátumnak egyetlen 1-bites mezõt kell tartalmaznia, amely kezdetben nulla. Amikor a célállomás megkapja a keretet, ezt a mezõt 1-be állítja. Mivel a keretet a küldõ vonja ki, ezért könnyen tudja ezt a bitet, a nyugtát ellenõrizni. Ha a keret üzenetszórásos típusú, az több állomásnak szól, akkor ennél sokkal bonyolultabb nyugtázási mechanizmust használnak (ha egyáltalán használnak).
Amikor a forgalom kicsi, akkor a vezérjel a mûködési idõ legnagyobb részében a gyûrûben körbe-körbe fut. Alkalomszerûen egy-egy állomás kivonja a gyûrûbõl, kereteit elküldi, majd ismét visszahelyezi a gyûrûbe. Ha azonban a forgalom olyan nagy, hogy az egyes állomásoknál sorok keletkeznek, akkor ahogy egy állomás befejezi adását és a vezérjelet visszahelyezi a gyûrûbe, a következõ állomás, figyelve azt, azonnal lecsap rá, és kivonja a gyûrûbõl. Ily módon az adási engedély, szép egyenletesen ciklikus multiplexálás jelleggel, körbeforog a gyûrûben: Nagy terhelés esetén a hálózat hatékonysága a 100%-ot is elérheti.
A 802.5 szabvány szerinti gyûrû a fizikai rétegben a 1, 4 vagy 16 Mbit/s-os sebességre alkalmas árnyékolt sodrott érpárt használ. Az IBM verziója, akárcsak a legtöbb vezérjeles gyûrû, 16 Mbit/s-os sebességen mûködik. A jeleket a különbségi Manchester-kódolással kódolják. A magas és alacsony logikai értékeket 3,0-4,5 V közötti pozitív, ill. negatív jelek képviselik. Rendesen a különbségi Manchester-kódolás magas-alacsony és alacsony-magas váltásokat használ a bitek jelzésére, de a 802.5 bizonyos vezérlõbájtokban (pl. keretek elejének és végének jelzésére) alacsony-alacsony és magas-magas átmeneteket is használ. Ezek a nem adat jellegû jelek csak egymást követõ párokban fordulnak elõ azért, hogy ne idézzenek elõ egyenfeszültségû komponenst a gyûrûn.
Sajnos a gyûrûhálózatokban a kábel megszakadása esetén az egész gyûrû mûködése megszûnik. A probléma megoldása: a huzalközpont (wire center), amely a 105. ábrán látható. Minden állomás egy bejövõ és egy elmenõ vezetékkel kapcsolódik hozzá.
Huzalközpont
A huzalközponton belül egy állomás be és kimenõ vezetékét rövidre záró ún. terelõ relék (az ábrán K-val jelölve) vannak, amelyeket az állomások látnak el árammal. Ha a gyûrû megszakad, vagy egy állomás meghibásodik, akkor a tápáram hibája miatt a relé elenged, így az állomás kikerül a logikai gyûrûbõl. A reléket szoftver is mûködtetheti, így lehetõség nyílik olyan diagnosztikai programok írására, amelyekkel az állomások egyenkénti kiiktatása révén hibás állomásokat, ill. gyûrûszegmenseket fel lehet fedezni. Bár a 802.5 szabvány formálisan nem követeli meg az ilyen huzalközpontot, de a gyakorlatban elvárják, hogy a 802.5 hálózatok a megbízhatóság és a karbantarthatóság növelése érdekében huzalközponttal rendelkezzenek. A kialakítására az IBM a struktúrált kábelezést használja.
Amikor a hálózat több egymástól messze fekvõ állomáscsoportból áll, akkor logikusan bõvítve több huzalközpontból álló topológia is létrehozható úgy, hogy az ábrán levõ állomás kábelpárok egyikét egy távoli huzalközpontba tartó kábelpár váltja fel.)
19. Ismertesse a 802.5 MAC protokollját! Milyen keretformátumot használ? Milyen a címzés?
A MAC alréteg alapmûködése nagyon egyszerû. Amikor nincs forgalom, akkor a gyûrûn egy 3-bájtos vezérjel kering körbe-körbe addig, amíg valamelyik állomás meg nem szerzi a második bájtja egy adott, 0 értékû bitjének 1-be állításával. Ezáltal az elsõ két bájt keretkezdet szekvenciává alakul át. Az állomás ezután az alábbi ábrán látható módon egy normál adatkeret további részeit kezdi el küldeni.
802.5 keretformátum
Rendes körülmények között a keret elsõ bitje a gyûrûn körbeérve még azelõtt visszatér küldõjéhez, hogy az a teljes keretet el tudta volna küldeni. Csak egy nagyon hosszú gyûrû képes egy teljes keretet felvenni. Következésképpen az adó állomásnak már küldés közben el kell kezdeni a gyûrû "lecsapolását", azaz az útjukat befejezõ bitek kivonását a gyûrûbõl.
Egy állomás a vezérjelet legfeljebb az ún. vezérjel tartási ideig (token-holding time) birtokolhatja, amelynek alapértéke 10 ms. Ha az elsõ keret elküldése után még elegendõ idõ marad, az állomás további kereteket is elküldhet.
Ha az összes keret elküldése befejezõdött, vagy a vezérjel tartási idõ lejárt akkor az állomásnak vissza kell állítania a 3-bájtos vezérjelet, és vissza kell helyeznie a gyûrûre.
Az ábrán látható Kezdetjelzõ és Végjelzõ mezõk a keretek elejét és végét jelzik. Az adatbájtoktól való megkülönböztethetõsége érdekében, érvénytelen különbségi Manchester mintákat (HH és LL) tartalmaznak. A Hozzáférési vezérlés mezõ tartalmazza a vezérjelet, valamint a Figyelõbitet, a Prioritásbiteket és a Lefoglalásbiteket. Az adatkereteket a vezérlõkeretektõl a Keretvezérlés bájt különbözteti meg. Ezeket a Célcím és a Forráscím mezõk követik, amelyek ugyanazok mint 802.3-ban és 802.4-ben. Ezután az adatmezõ következik, amely tetszõleges hosszúságú lehet (!), hosszát csak a vezérjel tartási idõ korlátozza. Az Ellenõrzõösszeg mezõje megegyezik a 802.3-aséval és 802.4-esével.
Egy érdekes, a másik két protokollban nem létezõ bájt a Keretstátusz-bájt. Ez tartalmazza az A és C biteket. Amikor egy keret megérkezik a célcímmel megegyezõ állomás interfészéhez, a keret elhaladása során az interfész bebillenti az A bitet.
Ha az interfész be is másolja a keretet az állomás memóriájába, akkor a C bitet is bebillenti. A keret bemásolása puffer-hiány vagy egyéb más okokból meghiúsulhat. Amikor egy állomás kivonja az általa elküldött keretet, megvizsgálja az A és C biteket. Három kombináció lehetséges :
1. A = 0 és C = 0 - a célállomás nem létezik, vagy nincs bekapcsolva.
2. A = 1 és C = 0 - a célállomás létezik, de nem fogadta a keretet.
3. A = 1 és C = 1 - a célállomás létezik és a keretet bemásolta.
Ez az elrendezés a keretek egyidejû nyugtázását is biztosítja. Ha egy keretet visszautasítanak, de a cél létezik, akkor a küldõ opcionálisan egy kis idõ múlva ismét próbálkozhat. Mivel a Keretstátusz bájt az ellenõrzõösszeg hatáskörén kívül van, ezért az A és C biteket a keret belsejében megismételték kompenzálva a megbízhatóság csökkenését.
A végjelzõ egy E bitet tartalmaz, amelyet akkor billent be egy interfész, ha hibát érzékel (pl. egy nem engedélyezett Manchester-mintát fedez fel). Tartalmaz még egy olyan bitet is, amelynek segítségével egy logikai sorozat utolsó keretét lehet megjelölni, azaz hasonló jellegû mint egy állományvége (EOF=end-of file) jel.
A 802.5 többszintû prioritáskezelésre alkalmas. A 3 bájtos vezérjel középsõ bájtjának egyik mezõje a vezérjel prioritását adja meg. Amikor egy állomás egy p prioritású keretet akar küldeni, akkor addig kell várnia, amíg egy olyan vezérjelet el nem tud kapni, amelyiknek prioritása kisebb vagy egyenlõ p-nél. Továbbá, egy állomás a következõ vezérjel lefoglalását megkísérelheti úgy is, hogy az éppen áthaladó keret lefoglalásbitjeit olyan prioritásúvá írja át, amilyen prioritással rendelkezõ keretet el kíván küldeni.
Ha azonban ezekbe a bitekbe már nagyobb prioritást jegyeztek be, akkor az állomás lefoglalási kísérlete sikertelen lesz. Az aktuális keret elküldését követõen a visszaállítandó vezérjel prioritásának meg kell egyeznie az eredeti lefoglalt vezérjel prioritásával.
Kis gondolkodással belátható, hogy ez a mechanizmus egyre följebb és följebb emeli a lefoglalási prioritást. A probléma megoldására a protokoll néhány összetettebb szabályt fogalmaz meg. A gondolat lényege, hogy egy prioritást emelõ állomás az emelés végrehajtását követõen, a prioritás csökkentés felelõsévé válik.
20. Hogyan történik a vezérjeles gyûrû karbantartása?
A vezérjeles sín protokolljában a gyûrûkarbantartás teljesen decentralizált megoldású. A vezérjeles gyûrû karbantartása ettõl teljesen eltérõ módon valósul meg. Minden gyûrûben van egy felügyelõ állomás (monitor station), amely a gyûrû karbantartásáért felelõs. Ha a felügyelõ állomás meghibásodik, akkor a helyébe, egy versenyprotokoll alapján gyorsan megválasztott másik állomás lép. (Minden állomásnak megvan az esélye, hogy felügyelõ állomássá váljon.) Amíg azonban megfelelõen mûködik, a felügyelõ állomás egyedül felelõs a gyûrû helyes mûködéséért.
Amikor a gyûrû feláll és az elsõ állomás — vagy bármelyik állomás — észreveszi, hogy nincs felügyelõ állomás, egy Claim token vezérlõkeretet küldhet el. Ha ez a keret anélkül visszaér a küldõhöz, hogy valaki más ugyancsak Claim token keretet küldött volna, akkor maga a küldõ válik felügyelõvé (minden állomásba beépítik a felügyelõvé válás képességét). A vezérjeles gyûrû vezérlõ kereteit a következõ táblázatban foglaltuk össze:
A vezérjeles gyûrû vezérlõ keretei
Keretvezérlõ
mezõ
Név
Feladata
00000000 Duplicate address test Ellenõrzi, hogy van-e két azonos címû állomás
00000010 Beacon A gyûrûszakadás lokalizálásához
00000011 Claim token Próbálkozás felügyelõvé válásra
00000100 Purge A gyûrû újraindítása
00000101 Active monitor present A felügyelõ periodikusan bocsátja ki
00000110 Standby monitor present Potenciális felügyelõ jelenlétét hirdeti ki
A felügyelõ felelõs többek között a vezérjel-vesztés figyeléséért, a gyûrûszakadáskor elvégzendõ teendõk elvégzéséért, az összekeveredett keretek eltávolításáért és az árván maradt keretek kiszûréséért. Árva keret akkor keletkezik, amikor egy állomás egy rövid keretet a maga teljességében kibocsát, de annak kivonására már nem képes, mert idõközben meghibásodott vagy kikapcsolták. Ha erre a rendszer nem figyelne, akkor a keret a végtelenségig cirkulálna.
A vezérjel-vesztést a felügyelõ állomás egy, a lehetséges leghosszabb vezérjel nélküli intervallum értékére beállított idõzítéssel ellenõrzi. Ezt abból a feltételezésbõl kiindulva számítja ki, hogy minden állomás teljes vezérjel-tartási idejét kihasználva ad. Ha ez az idõzítés lejár, akkor a felügyelõ megtisztítja a gyûrût, és egy új vezérjelet állít elõ.
Az összekeveredett, ill. meghibásodott kereteket érvénytelen formátumuk vagy helytelen ellenõrzõösszegük révén lehet felismerni. A felügyelõ ekkor magán keresztül bocsátva felnyitja, majd megtisztítása gyûrût, és új vezérjelet bocsát ki. Az árva keretek kiszûrését úgy végzi el, hogy minden keresztülhaladó keret hozzáférési vezérlés mezõjében bebillenti a felügyelõbitet. Ha egy bejövõ keretben ez a bit már beállított, akkor ez arra hívja fel a figyelmet, hogy a keret eltávolításáért felelõs állomás valószínûleg hibás, hiszen csak így fordulhat elõ, hogy a keret már másodszor halad át a felügyelõn. A felügyelõ állomás ekkor maga távolítja el ezt a keretet.
Az egyik monitorfunkció a gyûrû hosszával kapcsolatos. A vezérjel 24 bit hosszú, ami azt jelenti, hogy a gyûrûnek elég hosszúnak kell lennie ahhoz, hogy 24 bitet egyszerre tartalmazhasson. Ha az állomások 1-bites késleltetése, plusz a kábel késleltetése kisebb mint 24 bit, akkor a felügyelõ külön késleltetésekkel biztosítja a vezérjel keringtethetõségét.
A gyûrû szakadási helyének behatárolását a felügyelõ állomás nem képes egyedül megoldani. Amikor egy állomás valamelyik szomszédját mûködésképtelennek érzékeli, akkor egy Beacon keretet bocsát ki, amelyben megadja a feltételezhetõen hibás állomás címét. Ezeket az állomásokat a huzalközpontban levõ terelõ-relék segítségével emberi beavatkozás nélkül ki lehet iktatni a gyûrûbõl.
7. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 1 - 10
7. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 21 - 287. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 21 - 28
Ismertesse az FDDI felépítését. Miért használ két gyûrût? Hogyan kapcsolódnak a gyûrûre az állomások? Milyen kódolási eljárást használ?
Mi az a MAP és TOP?
Milyen megoldásokat a különbözõ hálózatok összeköttetéseinek a megvalósítására? Hogyan illeszthetõk ezek be a rétegmodellbe?
Mi a kliens-szerver felépítés lényege?
Mi az egyenrangú (peer to peer) hálózat?
Ismertesse a fájl szerver fogalmát és funkcióit!
Mit ért az összekapcsolhatóság fogalmán?
Röviden jellemezze a Novell Netware 3.12-es operációs rendszert!
21. Ismertesse az FDDI felépítését. Miért használ két gyûrût? Hogyan kapcsolódnak a gyûrûre az állomások? Milyen kódolási eljárást használ?
Az FDDI két optikai szálas gyûrûbõl áll, amelyekben az adatforgalom ellentétes irányú. Ha az egyik meghibásodik a másikon az adatforgalom tovább folyik. Ha mindkettõ ugyanazon a ponton szakad meg akkor a két gyûrû egyetlen dupla hosszú gyûrûvé alakítható. Minden állomás olyan relékkel van felszerelve, amelyek a gyûrûk összekapcsolására, és a meghibásodott állomások kiiktatására használhatók.
Az FDDI két állomástípust határoz meg:
az A osztályú állomást, amely mindkét gyûrûhöz kapcsolódik, és a
B osztályút, amelyik csak az egyikhez.
FDDI gyûrûk
Az igényektõl és a költségektõl függõen üzembe helyezéskor tiszta A, tiszta B, vagy kombinált típusú állomásokból építhetjük fel a hálózatot.
Az FDDI több-módusú üvegszálakat használ olcsóbb volta és kisebb veszélyessége (nem lézerfény, csak LED) miatt.
A fizikai réteg nem használ Manchester-kódolást, mert a 100 Mbit/s-os Manchester-kódolás 200 Mbit/s-ot követelne, és ez túl költséges lett volna. Ehelyett az ún. 4 az 5-bõl (4 out of 5) kódolást használják. Minden 4 MAC szimbólumból (0-kból, 1-ekbõl, és bizonyos nem adat jellegû szimbólumból, pl. keretkezdetbõl) álló csoport 5-bites csoporttá kódolva jelenik meg a közegen. A lehetséges 32 kombinációból 16 az adatok, 3 a határolók, 2 a vezérlés és 3 a hardverjelzés számára van fenntartva, 8 egyelõre kihasználatlan.
E kódolásnak az az elõnye, hogy kisebb sávszélességet igényel, hátránya viszont az, hogy elveszíti a Manchester-kódolás önszinkronizáló tulajdonságát, azaz a bitváltásokat nem lehet órajelként használni. Ennek kompenzálására a küldõ a vevõ órájelének szikronbahozására egy hosszú elõtagot küld a keret elején. Emiatt az is követelmény, hogy az összes órájel frekvenciájának legkevesebb 0,005 %-on belüli pontosságúnak kell lennie. Ilyen stabilitás mellett legfeljebb 4500 bájt hosszú keret küldhetõ el a szinkronizmusból való kiesés veszélye nélkül.
Az alap FDDI protokoll modellje a 802.5 protokollon alapszik. Adatküldéshez egy állomásnak elõször a vezérjelet kell megszereznie. Ezután elküld egy keretet, majd annak visszaérkeztekor kivonja a gyûrûbõl. Egy különbség az FDDI és 802.5 között az, hogy a 802.5-ben egy állomás addig nem állít elõ új vezérjelet, amíg kerete a gyûrû körbejárása után vissza nem ért. Az FDDI-ben, amely potenciálisan 1000 állomásból és 200 km optikai szálból állhat, ez a stratégia jelentõs késleltetést eredményezne: emiatt egy állomás, a keret elküldésének pillanata után már új vezérjelet bocsáthat ki a gyûrûre. Egy nagy gyûrûben akár több keret is keringhet egyszerre.
Az FDDI adatkeretei a 802.5 adatkereteihez hasonlítanak, beleértve a keretstátusz-bájtban levõ nyugtázási bitet is. Speciális szinkronkereteket is megenged azonban vonalkapcsolt PCM vagy ISDN adatok számára. Egy mesterállomás e szinkronkereteket a PCM rendszerekhez szükséges 8000 minta/sec sebesség fenntartásához 125 µ s-onként generálja. Minden ilyen keret egy fejrészbõl, 16 bájt nem vonalkapcsolt adatból és legfeljebb 96 bájt vonalkapcsolt adatból (azaz keretenként legfeljebb 96 PCM csatornából) áll.
A 96-os számot azért választották, mert ez vagy négy USA béli T1-es csatorna (4*24) 1,544 Mbit/s-on, vagy három CCITT csatorna (3*32) 2,048 Mbit/s-on való keretbe foglalását teszi lehetõvé, és így a keret a világon mindenütt elfogadható. A 96 vonalkapcsolt csatorna számára elérhetõ adatátviteli sebességbõl egy 125 µ s-onként kibocsátott szinkronkeret 6,144 Mbit/s-ot fogyaszt el. A 125 µ s alatti maximális 16 szinkronkeret legfeljebb 1536 PCM csatornát engedélyez, és 98,3 Mbit/s-ot emészt fel.
Ha egy állomás egyszer már egy vagy több idõrést megszerzett egy szinkronkeretben, akkor ezek mindaddig foglaltak is maradnak, amíg az állomás fel nem szabadítja azokat. A szinkronkeretek által nem használt maradék adatátviteli kapacitás az igénylõk között felosztható. A minden keretben lévõ bitmaszk jelzi a kiosztható réseket.
22. Mi az a MAP és TOP?
Az IEEE 802 szabvány csak a hálózati rétegig szabványosítja a LAN hálózatokat. Azért, mert a három szabványban a közeg-hozzáférési módszerek eltérnek, nem célszerû a teljes felépítést különállóan kezelni. Ez vezetett két, a szabványokon alakuló protokoll:
a valós idejû mûködést követelõ MAP (Manufacturing Automation Protocol - gyártásautomatizálási protokoll)
és az ilyen igényt nem támasztó TOP (Technical and Office Protocol - technikai és hivatali protokoll) irodaautomatizálásra szánt megoldás
A MAP és a TOP felépítése
kifejlesztéséhez. Bár a MAP és a TOP az alsó rétegekben különbözõ, a felsõ rétegekben teljesen kompatibilesek, azonos protokollokat használnak.
Az olyan protokollgyûjteményt, amely minden rétegben csak egyetlen protokollt tartalmaz protokollkészletnek (protocol suite) vagy más néven protokoll-veremnek (protocol stack) nevezünk. Ilyen például a MAP, TOP, illetve az Internet protokoll készlete.
Mind a MAP és mind TOP felépítésében az OSI modellt követi:
Az elsõ két szintrõl már írtunk, nézzük a felsõbb rétegeket. Az összeköttetés mentes hálózati szintû protokolljuk az ISO 8473-as. Ez nagyon hasonló az IP protokollhoz, de nagymértékben eltér az X.25-tõl, azaz a datagramos megközelítést választották.
A szállítási rétegnek az ISO 8072/8073 protokollt használják. Ez a réteg saját maga kezeli a forgalomszabályozást és a hibavédelmet. A 4-es osztály azt jelzi, hogy a megbízhatatlan szállítási réteg esetén is megfelelõen fog mûködni. (Az X.25-ös szállítási réteg esetén fölötte alacsonyabb osztályba tartozó szállítási protokollt lehetne használni.)
A viszony- és a megjelenítési és alkalmazási rétegeiben szintén ISO szabványú megoldások találhatók (állománytovábbítás, virtuális terminál).
A TOP hálózatok ötféle fizikai eszközt használnak az összekötetések megvalósítására: a hosztokat, jelismétlõket, hidakat, útválasztókat (routereket) és átjárókat (gateway).
A hosztok lényegében az információ forrásai és céljai.
Jelismétlõkrõl (repeater) már az Ethernet hálózat kapcsán írtunk, feladatuk a jelregenárálás, bitek továbbítása az egyik hálózatból a másikba.
A híd (bridge) két hálózat adatkapcsolati szintû összekapcsolását végzi. Egy Ethernet és egy vezérjeles sínû hálózat között a híd teremti meg a kapcsolatot. Lényegében egymásba átalakítja az eltérõ keretformátumokat. Lényegében egy kommunikációs számítógép.
Útválasztókat (router) akkor kell alkalmazni, ha az összekötendõ hálózatok különbözõ hálózati, de azonos szállítási réteggel rendelkeznek. Pl. Ethernet és X.25-ös hálózat között útválasztó alakítja az Ethernet kereteket X.25-ös keretekké.
Átjárókat (gateway) akkor használnak, ha olyan hálózathoz csatlakoznak, amely felépítése nem követi az OSI modellt.
MAP esetén hatféle eszköz használható: a fenti ötbõl a repeatert nem használják (helyette hidat alkalmaznak), de két újabb a régebbi PROWAY LAN hálózatokban használt kapcsoló eszköz jelenik meg: a MINIMAP csomópontot és a MAP/EPA átjáró.
23. Milyen megoldásokat a különbözõ hálózatok összeköttetéseinek a megvalósítására? Hogyan illeszthetõk ezek be a rétegmodellbe?
Az OSI-modell két legalacsonyabb szintjének funkcióit már szabványosították, és a legtöbb LAN összhangban van a három IEEE-szabvány valamelyikével. Bár az adatkapcsolati szint feletti funkciók közös jellemzõit már kidolgozták, de a hálózati és az e fölötti rétegek esetében a szabványok még nem állnak azon a szinten, mint az adatkapcsolati és fizikai rétegek esetén.
LAN-eszközökkel megvalósított fizikai hálózat az állomásai számára általános adatcserére alkalmas kommunikációs szolgáltatást nyújt. Ahhoz azonban, hogy megkapjuk a lokális hálózat valamennyi elõnyét, az általános kommunikációs szolgáltatáson túl további funkciókat is meg kell valósítanunk. Ezek a funkciók a hálózat magasabb szintû rétegeihez tartoznak, és ezeket a hálózati operációs rendszerként ismert programrendszer szolgáltatja. A hálózati operációs rendszer egy szoftver, amely a hálózatba kapcsolt eszközökön fut, és feladata az eszközök közötti kommunikációs szolgáltatások biztosítása.
A hálózatba kapcsolás az információk közös kezelését biztosítja, azonban alapvetõ kérdés a nem közös információk védelme. Ezeket a hálózat részeként mûködõ, beépített védelmi rendszer valósítja meg.
24. Mi a kliens-szerver felépítés lényege?
Ebben az esetben van egy kitüntetett, általában a hálózatba kapcsolt gépeknél nagyobb teljesítményû gép (a szerver) amelynek feladata a többi géprõl (kliensektõl) érkezõ kérések kiszolgálása. Ezt a kialakítást kliens-szerver, magyarul ügyfél-kiszolgáló modellnek nevezik. Valójában mind a szerver mind a kliens a gépeken futó programok formájában jelennek meg, amelyek a gépek közötti összeköttetést kihasználva végzik a munkájukat. Természetesen az ügyfél-kiszolgáló modellnek több, minõségileg más kialakítása lehetséges, attól függõen, hogy egy adott feladat mekkora és milyen részét hajtja végre a kliens- illetve a szerver program.
Ügyfél-kiszolgáló modell változatai
Példaként gondoljunk egy szerveren elhelyezett adatbázisban történõ keresésre! A legegyszerûbb esetben a kliens gép egy “buta” (dumb) terminál, amely egy együttes adatbeviteli és megjelenítõ egység: a billentyûzetén begépelt adatokat átküldi pl. soros vonalon a szerver gépre, az ott futó program ez ily módon begépelt parancsok alapján a keresést végrehajtja, és a keresett rekordokat visszaküldve a soros vonalon a terminál azokat megjeleníti.
Egy lehetõség lehet az is, hogy a kikeresett adatokat a szerver csak “ömlesztve”, nyers formában küldi vissza a kliensnek, ahol a futó programmegfelelõ formában megjeleníti. Egy másik esetben a keresõ program a kliens gépen fut: a keresés végrehajtásához szükséges adatbázis rekordokat a vonalon a szerver elküldi a kliensnek, az leküldött részen végrehajtja a keresést, majd a továbbiakban leküldött részekkel folytatja.
Egy rendszerben természetesen egynél több szerver is elképzelhetõ.
25. Mi az egyenrangú (peer to peer) hálózat?
Az eszközök összekapcsolhatók a demokrácia szabályai alapján: minden gép egyenrangú, és erõforrásainak egy részét bocsátja a hálózaton keresztül a többi gép számára. Ezek az ún. egyenrangú, vagy peer-to-peer hálózatok. Ilyen hálózatokban is elképzelhetõk, hogy az egyik gép csak szerverként mûködik. Ezt azért fontos megjegyezni, mert nem a gépek információ-szolgáltatásban nyújtott szerepe a döntõ, hanem az, hogy az egyenrangúság értelmében bármelyik lehet ügyfél és szolgáltató.
26. Ismertesse a fájl szerver fogalmát és funkcióit!
Fájl-szerver A nagy kapacitású lemez a legfontosabb erõforrás, amelyet a hálózat megoszthat. A fájl-szerver általában egy számítógép, amely a hálózati kapcsolatán túlmenõen a nagy kapacitású merevlemezes meghajtót kezeli. A fájl-szerver teszi lehetõvé az állomások számára a tárolt fájlokhoz való hozzáférést. Ez a fájl-megosztás különbözõ módon valósítható meg. Megtehetõ könyvtárak alapján, amikor az állomás hozzáférhet egy adott könyvtárhoz és használhatja az ebben a könyvtárban található bármelyik fájlt. Fájl szintû megosztásnál az állomás csak a kijelölt fájlokhoz jogosult hozzáférni. Egyes hálózati operációs rendszerek rendelkeznek rekordlezáró szolgáltatással, és így a program "le tud zárni" egy megadott információt, megakadályozva, hogy bármely más program ehhez hozzáférjen. A jogosultságoknak külön a fájlokhoz és a felhasználókhoz történõ hozzárendelésével a hozzáféréseket finoman lehet szabályozni. Ilyen jogosultságok lehetnek a fájlok megnyitásának, módosíthatóságának, írhatóságának, létrehozásának, másolásának, törlésének engedélyezése.
27. Mit ért az összekapcsolhatóság fogalmán?
Az összekapcsolhatóság egy általános fogalom, ami a lokális hálózaton kívüli kommunikációra utal. A hálózati operációs rendszer az összekapcsolás különbözõ típusait valósíthatja meg. Például a lokális hálózathoz nem tartozó személyi számítógép számára lehetõvé teszi, hogy nagy távolságú távközlési berendezésen, pl. telefonvonalon keresztül hozzáférjen a lokális hálózathoz. Ez az ún. távoli hozzáférés (remote access).
A lokális hálózathoz tartozó állomás számára lehetõséget ad, hogy a hálózat egyik állomása által támogatott osztott kommunikációs szolgáltatás felhasználásával hozzáférjen a hálózathoz nem tartozó számítógéphez. Az osztott kommunikációs szolgáltatással rendelkezõ állomást néha kommunikációs szervernek nevezik. Az így elért számítógépet közvetlenül vagy távoli kommunikációs berendezésen keresztül kapcsolhatják a lokális hálózathoz.
Két vagy több lokális hálózat összekapcsolásakor a hálózatok lehetnek azonos vagy különbözõ típusúak. A hálózatok összekapcsolhatók közvetlenül vagy távolsági hálózaton keresztül.
28. Röviden jellemezze a Novell Netware 3.12-es operációs rendszert!
A PC-s hálózatokban mind a szerverek mind a munkaállomások (kliensek) eltérõ teljesítményû IBMPC kompatibilis számítógépek. A munkaállomások általában önmagukban is használhatók és rajtuk a DOS operációs rendszer fut.
A szerver operációs rendszere a nagyobb teljesítményt nyújtó, többfeladatúságot biztosító Netware Operációs Rendszer (NOS), a hálózathoz nagyteljesítményû hálózati kártyával csatlakozik.
A munkaállomás hálózati mûködését a gépbe helyezett és installált hálózati kártya valamint a DOS alatt futó két program (a hálózati kártyától függõ IPX.COM és a DOS-ba beépülõ NETX.EXE) biztosítja. A kapcsolati rendszert megvalósító programok rezidensként 40-60 kbájt helyet foglalnak el a munkaállomás memóriájában. Ezért ezen programok helyett ma már inkább a kártyafüggetlenséget biztosító ODI illesztést (IPX-et helyettesíti), illetve a NETX nagy rezidens helyfoglalása miatt a VLM (Virtually Loadable Modul) illesztést használják.
E programok lefuttatása után a szerverrel való kapcsolat már kiépült. Már létezik a fájlszervert jelentõ (általában F:) meghajtó, ahol a hálózatba történõ be- és kilépést segítõ LOGIN, LOGOUT és SLIST programok vannak és ezek már használhatók. A szerverek merevlemezegységei kötetekre (VOLUME) vannak osztva. A köteteken belül az alkönyvtárak ugyanúgy helyezkednek el mint a DOS rendszerben.
Ezért az útvonal megadása a DOS-ban megszokotthoz hasonló, de kiegészül a fájlszerver és a rajta lévõ kötetek nevével:
SZERVERNÉV/KÖTET: alkönyvtárak\...\ fájlnév.kit
A DOS szempontjából vizsgálva a dolgokat a kötetekben lévõ tetszõleges alkönyvtáraknak adhatunk logikai meghajtó nevet, és attól kezdve az alkönyvtár mint a kinevezett meghajtó gyökérkönyvtára címezhetõ (hasonlóan a DOS SUBST parancsához). Ez a hozzárendelés a MAP hálózati paranccsal tehetõ meg, azaz tetszõleges alkönyvtárhoz egy meghajtó-nevet rendelhetünk hozzá, és a továbbiakban a teljes útvonal megadása helyett csupán e meghajtó alatti útvonalat kell megadnunk.
Mivel számos felhasználó osztozik a rendszer erõforrásain ezért biztosítani kell a rendszer egyes részei eléréseinek a védelmét is. Ezen védelmek közül csupán egyik lehetõség az ún. jogok használata. A könyvtárak és az azokban lévõ fájlok elérését és kezelését jogokhoz kötik. Ezek a jogok egy 8 elemû kétállapotú [RWCEMFAS] jelölésû vektorral írhatók le. A jelölésben szereplõ rövidítések jelentése:
R(ead) A felhasználó megnyithatja és olvashat a könyvtárban lévõ fájlokból.
W(rite) A felhasználó megnyithat és írhat a könyvtárban lévõ fájlokba.
C(reate) Joga van a könyvtárban fájlokat létrehozni. Lezárás után W jog kell újraírni!
E(rase) Joga van a könyvtárat illetve a könyvtárban lévõ fájlokból törölni.
M(odify) A felhasználónak joga van a könyvtár fájljainak attribútumát változtatni.
F(ile Scan) A felhasználónak joga van keresni a könyvtár fájljai között.
A(ccess Control) Joga van a kezelõi jogokat a könyvtár alkönyvtáraira átörökíteni.
S(upervisory) Összes jog biztosított, és átadható a felhasználónak.
A használatot biztosító tényleges jogok a felhasználónak adott kezelõi jogok, és a könyvtár örökölt jogmaszkjának eredõjébõl (ÉS kapcsolatából) adódnak. A rendszergazda minden felhasználónak ad kezelõi jogokat és a felhasználók által elérhetõ könyvtárak jogait is meghatározza. Ezen könyvtárak alatt létrehozott új alkönyvtárak a felettük lévõ könyvtár jogait öröklik (örökölt jogmaszk).
Tényleges jogok = kezelõi jogok ÉS könyvtár örökölt jogmaszk
Effective rights = Trustee rights & inherited right mask
A hálózatba történõ bejelentkezést és kijelentkezést végzõ programok:
SLIST Listázza az elérhetõ szervereket.
LOGIN [szervernév/] [felhasználónév] Bejelentkezik a megadott szerverre a megadott felhasználói névvel.
LOGOUT [szervernév] Kijelentkezteti a felhasználót a megadott szerverrõl.
Melyek a számítógépes hálózatok legfontosabb jellemzõi?
Mi az a hoszt?
Magyarázza meg, hogy mit takar az IMP fogalma!
Az összeköttetés kialakítása alapján hogyan csoportosíthatjuk az alhálózatokat?
Rajzolja fel a pont-pont kialakítás megoldási lehetõségeit!
Mi az a csoportcímzés?
Rajzolja fel az üzenetszórásos kialakítás megoldási lehetõségeit!
Mi a topográfia és a topológia közötti különbség?
Határozza meg a protokoll fogalmát!
Mik azok a hálózati rétegek?
Mi a hálózati architektúra?
Adja meg a szimplex, félduplex és duplex átvitel meghatározását!
Miért fontos a hálózatok szabványosítása? Mik azok a de-jure és a de-facto szabványok?
Fogalmazza meg az OSI-modell filozófiáját!
Milyen rétegekbõl épül fel az OSI modell?
Mi a fizikai réteg feladata?
Mi az adatkapcsolati réteg szerepe?
Mit biztosít a hálózati réteg?
Milyen célokat valósít meg a szállítási réteg?
Mire használják az együttmûködési rétegeket?
Milyen feladatokat lát el a megjelenítési réteg?
Ismertesse az alkalmazási réteg szerepét az OSI modellben!
Mi az az entitás?
Határozza meg a rétegszolgálat fogalmát!
Mi az a SAP? Hol helyezkedik el?
Milyen részekbõl áll egy kapcsolati adatelem?
Ismertesse az összeköttetés alapú szolgálat lényegét! Milyen részekbõl áll a folyamat? Mikor célszerû alkalmazni?
Ismertesse az összeköttetés mentes szolgálat lényegét! Milyen részekbõl áll a folyamat? Mikor célszerû alkalmazni?
Mit jelent egy szolgálat megbízhatósága?
Mik azok a szolgálati primitívek? Milyen primitívosztályokat defináltak az OSI modellben?
1. Sorolja fel miért elõnyös a számítógépeket hálózatba kapcsolni!
Lehetõséget ad a különbözõ berendezések, perifériák, programok és az adatok közös használatára, vagyis a külön-külön is meglévõ erõforrások megosztására. Tehát ezek az erõforrások a hálózati felhasználók fizikai helyétõl függetlenül bárki (valójában a megfelelõ jogosultságokkal rendelkezõk) számára elérhetõekké válnak.
Lehetõséget ad a rendszerben lévõ eszközök teljesítményének egyenletesebb megosztására.
A kialakított rendszer nagyobb megbízhatósággal mûködik. Például egy nyomtató hibája nem azonos egyúttal a nyomtatási lehetõségek megszûnésével, mivel szerepét a rendszerben lévõ másik nyomtató is átveheti. A fontosabb programok, adatok a rendszer több számítógépének lemezegységén is tárolódhatnak és így az egyik tárolt példány megszûnésével nem történik helyrehozhatatlan károsodás.
Anyagi vonzata a költségmegtakarítás. Az eszközöket (nyomtatók, háttértárak,stb...) elég így kevesebb példányban megvásárolni.
Ezen elõnyök mellett a hálózatba kapcsolás a számítógépek használati körének kibõvülését sõt kiterjesztését is lehetõvé teszi.
Lehetõvé válik adatbázisok elérése, a benne lévõ adatok felhasználása, sõt az adatbázis sok pontról történõ bõvítése. Erre példa lehet egy multinacionális vállalat rendelési rendszere. Olyan programok is futtathatók ilyen módon, amelyek erõforrásigénye nagyobb mint ami egy gépen rendelkezésre áll.
A jelenlegi egyik legizgalmasabb kibõvítés az, amikor a hálózati rendszert kommunikációs közegként használjuk. Ez azt jelenti, hogy a rendszer használói egymásnak üzeneteket, leveleket vagy egyéb információt tudnak küldeni. Jelenleg a számítástechnika fejlõdése ebbe az irányba mutat. A hálózati kapcsolatok egyre bõvülõ lehetõsége azt is lehetõvé teszi, hogy olyan számítógépeket készítsünk, amely a futtatandó programjait, adatait nem saját maga tárolja, hanem a hálózat valamelyik kiszolgáló gépén van elhelyezve. Ez a megoldás nagymértékben csökkenti egy számítógépben elhelyezett egységek számát, és ezért nagyon olcsó. Érdekes kérdés ennek, a két betûvel NC-nek nevezett (Network Computer) hálózati számítógépnek a jövõje.
2. Melyek a számítógépes hálózatok legfontosabb jellemzõi?
A számítógép-hálózatok alatt az egymással kapcsolatban lévõ önálló számítógépek rendszerét értjük.
erõforrások megosztása
teljesítmény egyenletesebb megosztása
nagyobb megbízhatóságú mûködés
költségmegtakarítás
adatbázisok elérése
hosztok
kommunikációs alhálózatok
csatornák
kapcsolóelemek
üzenetek(csomagok)
3. Mi az a hoszt?
Azokat a számítógépeket amelyeket egy számítógépes rendszerben összekötünk hosztoknak (host) nevezzük. Ezt magyarul gazdagépnek hívjuk, itt futnak a felhasználói programok, helyezkednek el az adatbázisok. Ezeket a gépeket kommunikációs alhálózatok kötik össze, amelyek feladata a hosztok közötti kommunikáció megvalósítása, azaz üzenetek továbbítása.
4. Magyarázza meg, hogy mit takar az IMP fogalma!
Általában ezek az alhálózatok két jól szétválasztható részbõl: az átvitelt biztosító vonalakból más néven csatornákból (ahol a bitek “áramlanak”, szokták még vonalnak, áramkörnek, vagy trönknek nevezni) és a kapcsolóelemekbõl állnak.
Ez utóbbi elterjedt neve IMP (Interface Message Processor) azaz interfész üzenet feldolgozó. Az IMP-ek vagy a hoszt részei (pl. hálózati kártya és a programja) de sokszor valójában speciális számítógépek, amelyek a vonalak kapcsolását végzik, az a bemenetükre jutó adatot valamelyik meghatározott kimenetre kapcsolják (pl. routerek, hálózati átjárók).
5. Az összeköttetés kialakítása alapján hogyan csoportosíthatjuk az alhálózatokat?
Az alhálózatokat alapvetõen két nagy csoportra oszthatjuk: két pont közötti, illetve közös csatornát használó alhálózatok.
6. Rajzolja fel a pont-pont kialakítás megoldási lehetõségeit!
7. Mi az a csoportcímzés?
Csoportcímzés (multicasting) segítségével több gépnek (csoportnak) szóló üzenetet csak egy példányban kell elküldeni.
8. Rajzolja fel az üzenetszórásos kialakítás megoldási lehetõségeit!
9. Mi a topográfia és a topológia közötti különbség?
A topográfia kifejezés arra utal hogy a hálózat fizikailag (és pl. a térképen) hogyan helyezkedik el, míg a topológia az összekapcsolás struktúráját jelenti.
10. Határozza meg a protokoll fogalmát!
A kommunikációnál használt szabályok és megállapodások összességét protokollnak (protocol) nevezzük.
11. Mik azok a hálózati rétegek?
A mai modern számítógép-hálózatok tervezését struktúrális módszerrel végzik, azaz a hálózat egyes részeit réteg-ekbe (layer) vagy más néven szint-ekbe (level) szervezik, amelyik mindegyike az elõzõre épül.
Hálózati kapcsolatnál az egyik gép k.-adik rétege a másik gép ugyanilyen szintû rétegével kommunikál. Ezt olyan módon teszi, hogy minden egyes réteg az alatta lévõ elhelyezkedõ rétegnek vezérlõinformációkat és adatokat ad át egészen a legalsó rétegig, ami már a kapcsolatot megvalósító fizikai közeghez kapcsolódik.
A szomszédos rétegek között egy réteginterfész húzódik, amely az alsóbb réteg által a felsõnek nyújtott elemi mûveleteket és szolgálatokat határozza meg. A legfontosabb, hogy ez az interfész minden réteg között tiszta legyen olyan értelemben, hogy az egyes rétegek egyértelmûen definiált funkcióhalmazból álljanak. Ez egyszerûvé teszi az adott réteg különbözõ megoldásainak a cseréjét, hiszen a megoldások az elõbbiek alapján ugyanazt a szolgáltatást nyújtják a felettük levõ rétegnek, segítve a nyílt rendszerek kialakítását.
12. Mi a hálózati architektúra?
A rétegek és protokollok halmazát nevezzük hálózati architektúrá-nak.
Az architektúra kialakításakor meg kell tervezni az egyes rétegeket a következõ elvek alapján:
minden rétegnek rendelkeznie kell a kapcsolat felépítését illetve annak lebontását biztosító eljárással,
döntést kell hozni az adatátvitel szabályairól: az átvitel egyirányú (szimplex), váltakozóan két irányú (fél duplex) vagy egyszerre két irányú (duplex) legyen.
milyen legyen a rendszerben a hibavédelem, hibajelzés,
hogyan oldható meg a gyors adók-lassú vevõk együttmûködése,
ha bizonyos okok miatt az üzenetek hossza korlátozott, és ezért a küldés elõtt szét kell darabolni, felmerül a kérdés, hogy hogyan biztosítható a helye összerakásuk,
az elõbbi esetben biztosított-e az üzenetek sorrendjének a helyessége,
nagyon sokszor ugyanazon a fizikai csatornán több párbeszéd zajlik. Hogyan kell ezt összekeveredés mentesen megoldani,
ha a cél és a forrás között több útvonal lehetséges, fontos a valamilyen szempontból optimális útvonal kiválasztása.
13. Adja meg a szimplex, félduplex és duplex átvitel meghatározását!
Szimplex átvitel esetén a csatornán áramló információ csak egy irányú lehet, mindig van adó és van vevõ a rendszerben, ezek szerepet nem cserélnek. Ilyen kommunikáció a szokásos rádió vagy TV adás (nem tudunk visszabeszélni...).
Fél duplex átvitel esetén a csatornán az információáramlás már kétirányú, felváltva történik, úgy hogy egyszerre mindig csak az egyik irány foglalja a csatornát. Ilyen átvitel valósul meg nagyon sok rádiós kapcsolatban (pl. CB rádió)
Duplex átvitel esetén egyidejû két irányban történõ átvitel valósul meg, hasonlóan az emberi beszélgetéshez, és technikai példaként a telefont említhetjük meg.
Megjegyzés: egyes terminológiák esetén szokásos a fentiekre a szimplex-duplex-full duplex elnevezéseket használni, ami elég zavaró az ugyanazon duplex szó eltérõ értelmezése miatt.
14. Miért fontos a hálózatok szabványosítása? Mik azok a de-jure és a de-facto szabványok?
A hálózatok kialakításában (de ez igaz minden mûszaki tudományra) alapvetõ szerepet játszik a szabványosítás. A szabványok központi szerepet játszanak a fejlõdésben, ez teszi a rendszereket nyíltakká, egységeit cserélhetõvé. Minden új dolog kialakulását megelõzi a kutatás, az ehhez kapcsolódó írásos és szóbeli információcserék (cikkek, konferenciák), majd az új dolgot gyártó rendszerek kialakítása.
Felmerül a kérdés, hogy mikor célszerû az új dolgokkal kapcsolatos információhalmazt a szabványok által meghatározott útra terelni.
Ha ez a kutatási szakaszban következik be, ez azt jelenti, hogy az esetleg a még nem alapos ismeretek miatt a szabvány nem lesz megfelelõ, mivel az új, késõbbi kutatási eredményeket már nem lehet beilleszteni, kedvezõ megoldásokat kell elhagyni.
Ha viszont túl késõn következik be a szabványosítás, akkor a gyakorlatban már számos egymástól eltérõ megoldás kerül megvalósításra, ami az ellenérdekek miatt nehézzé teszi az egységességet igénylõ szabványosítást.
Sajnos a mûszaki fejlõdés számos esete bizonyítja az állításunkat. Ezért a gyakorlatban a szabványok két családja létezik: a de-jure szabványok, amelyeket bizottságok deklarálnak, és hivatalos dokumentumokban rögzítenek és de-facto szabványok, amelyek elterjedését már egy-egy konkrét megoldás széleskörû használata biztosítja. Példa ez utóbbira a nyomtatók Centronics interfésze, vagy az IBM-PC-ben alkalmazott számos megoldás.
Természetesen számos esetben a de facto szabványokat célszerû utólagosan de jure szabványokká alakítani.
A számítógép-hálózatok esetében sem volt másképp. Megjelenésükkor néhány vezetõ cég termékeivel de-facto szabványokat teremtett, és a késõbbi ezeket figyelembe vevõ de-jure szabványosítási törekvések kompromisszumos megoldásokat eredményeztek, azaz adott mûszaki problémára több szabványos megoldás tettek szabványossá.
15. Fogalmazza meg az OSI-modell filozófiáját!
Az OSI az Open System Interconnect - nyílt rendszerek összekapcsolása kifejezés angol eredetijébõl alkotott betûszó. Nyílt rendszereknek az olyan rendszereket hívjuk, amelyek nyitottak a más rendszerekkel való kommunikációra. Az OSI modell hét rétegbõl áll, és a kialakításuknál a következõ elveket vették figyelembe:
minden réteg feladata jól definiált legyen, és ez a nemzetközileg elfogadott szabványok figyelembe vételével történjen,
a rétegek közötti információcsere minimalizálásával kell a rétegek határait megállapítani,
elegendõ számú réteget kell definiálni, hogy a különbözõ feladatok ne kerüljenek feleslegesen egy rétegbe.
16. Milyen rétegekbõl épül fel az OSI modell?
A modell alsó három rétege a hálózattól függ, míg a felsõ négy réteg mindig alkalmazásfüggõ, és mindig az alkalmazást futtató hosztokban történik a megvalósításuk (implementálásuk).
Fizikai réteg (physical layer)
Adatkapcsolati réteg (data link layer)
Hálózati réteg (network layer)
Szállítási réteg (transport layer)
Együttmûködési réteg (session layer)
Megjelenítési réteg (presentation layer)
Alkalmazási réteg (application layer)
17. Mi a fizikai réteg feladata?
Valójában ezen a rétegen zajlik a tényleges fizikai kommunikáció. Biteket juttat a kommunikációs csatornára, olyan módon, hogy az adó oldali bitet a vevõ is helyesen értelmezze ( a 0-át 0-nak, az 1-et, 1-nek). A fizikai közeg, és az információ tényleges megjelenési formája igen változó lehet: pl. elektromos vezeték esetén, a rajta lévõ feszültség értéke, vagy a feszültség változásának iránya. Információhordozó és közeg más és más lehet még: fénykábel, rádióhullám, stb. Itt kell azt is meghatározni, hogy mennyi legyen egy bit átvitelének idõtartama, egy vagy kétirányú kapcsolat. A kétirányú kapcsolat egyszerre történhet-e? Hogyan épüljön fel egy kapcsolat és hogyan szûnjön meg. Milyen legyen az alkalmazott csatlakozó fizikai, mechanikai kialakítása?
18. Mi az adatkapcsolati réteg szerepe?
Feladata az adatok megbízható továbbítása az adó és fogadó között. Ez általában úgy történik, hogy az átviendõ adatokat (amelyek általában bitcsoportba kódolt formában - pl. bájtokban jelennek meg ) adatkeretekké (data frame) tördeli, ellátja kiegészítõ cím, egyéb és ellenõrzõ információval, ezeket sorrendhelyesen továbbítja, majd a vevõ által visszaküldött nyugtakereteket (acknowledgement frame) véve ezeket feldolgozza.
Az elsõ pillanatban egyszerûnek és teljesnek tekinthetõ megoldást a gyakorlatban számos kialakuló esemény kezelésével is ki kell egészíteni. Hogyan jelezzük a keretek kezdetét és a végét? Mi történjék akkor ha egy keret elveszik? Mi történjék akkor ha a nyugtakeret vész el? Ilyenkor, ha az adó újra adja, kettõzött keretek jelennek meg a rendszerben. Mi legyen akkor, ha az adó adási sebessége jelentõsen nagyobb, mint a vevõké?
Ha a csatorna kétirányú adatátvitelre használt, felmerülhet problémaként, hogy mennyire legyen szimmetrikus a két különbözõ irányban történõ adatátvitel, és ezt milyen megoldással lehet biztosítani azt, hogy az egyik irányú átvitel ne kerüljön túlsúlyba.
19. Mit biztosít a hálózati réteg?
Lényegében a kommunikációs alhálózatok mûködését vezérli. Nagyobb hálózatok esetén a keretek vevõtõl a célba juttatása elvileg több útvonalon is lehetséges, feladat a bizonyos szempontból optimális útvonalnak a kiválasztása. Ez a tevékenység az útvonalválasztás (routing), és több megoldása lehetséges:
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 vevõ alternatív útvonalválasztás lehetséges.
Itt kell megoldani a túl sok csomag hálózatban való tartózkodása okozta torlódást, valamint különbözõ (heterogén) hálózatok összekapcsolását.
20. Milyen célokat valósít meg a szállítási réteg?
Feladata a hosztok közötti átvitel megvalósítása. A kapott adatokat szükség esetén kisebb darabokra vágja, átadja a hálózati rétegnek. Fontos része a címzések kezelése. Egy viszonyréteg által igényelt összeköttetési kérés általában egy hálózati összeköttetést hoz létre, ha azonban nagyobb hálózati sebesség szükséges akkor több hálózati kapcsolatot is igénybe vehet. Fordítva, ha kisebb átviteli sebesség is elegendõ, akkor egy hálózati összeköttetést lehet felhasználni több viszonyréteg kapcsolat lebonyolítására. Ezt a szállítási rétegnek a felsõbb rétegek felé nem érzékelhetõ módon kell megvalósítania. További feladatai: Több üzenetfolyam egyetlen csatornára nyalábolása, illetve forrás-cél összeköttetések létrehozása a névadási mechanizmus felhasználásával.
21. Mire használják az együttmûködési rétegeket?
Más néven: viszony réteg. A különbözõ gépek felhasználói viszonyt létesítenek egymással, például bejelentkezés egy távoli operációs rendszerbe, állománytovábbítás két gép között. Átvitt adatfolyamokba szinkronizációs ellenõrzési pontok beiktatása. Ez azt biztosítja, hogy hosszú átvitt adatfolyam átvitele alatt bekövetkezõ hiba esetén elegendõ az utolsó ellenõrzési ponttól ismételni az elvesztett adatokat.
22. Milyen feladatokat lát el a megjelenítési réteg?
A feladata az adatok egységes kezelése. A legtöbb alkalmazói program nem egy csupán egy bitfolyamot, hanem neveket, dátumokat, szövegeket küld. Ezeket általában adatstruktúrákban ábrázolják. A kódolás sem minden esetben egységes, pl. a karakterek kódolására az ASCII mellett az EBCDIC kód is használt. Más lehet egy több bájtos kód esetén az egyes bájtok sorrendje. Ezért egységes, absztrakt adatstruktúrákat kell kialakítani, amelyek kezelését a megjelenítési réteg végzi. További, e réteg által kezelt vonatkozások: az adattömörítés, illetve az átvitt adatok titkosítása.
23. Ismertesse az alkalmazási réteg szerepét az OSI modellben!
Mivel ez kapcsolódik legszorosabban a felhasználóhoz, itt kell a hálózati felhasználói kapcsolatok megoldásait megvalósítani. Mivel számos termináltípust használnak a hálózati kapcsolatokban, amelyek természetesen kisebb-nagyobb mértékben egymástól eltérnek, ezért egy hálózati virtuális terminált definiálnak, és a programokat úgy írják meg, hogy ezt tudja kezelni. A különbözõ típusú terminálok kezelését ezek után egy olyan kis — a valódi és e hálózati absztrakt terminál közötti megfeleltetését végzõ — programrészlet végzi. Másik tipikus, e réteg által megvalósítandó feladat a fájlok átvitelekor az eltérõ névkonvenciók kezelése, az elektronikus levelezés, és mindazon feladat, amit internet szolgáltatásként ismerünk.
24. Mi az az entitás?
Minden rétegben vannak aktív, mûködõ elemek ún. funkcionális elem-ek (más, elterjedt néven: entititás-ok), amelyek a rétegtõl várt funkciókat megvalósítják. Ez lehet egy program, vagy egy hardver elem (pl. egy be-kimeneti áramkör).
25. Határozza meg a rétegszolgálat fogalmát!
A rétegek közötti kommunikáció ún. szolgálatok segítségével valósul meg. A szolgálatok a rétegek ki/bemeneti pontján ún. SAP-ján (Sevice Access Point) keresztül érhetõk el.
Általánosan fogalmazva az N+1 rétegbeli entitás (funkcionális elem) kapcsolati adatelemet (IDU-t) küld a SAP-on keresztül az N rétegben lévõ entitásnak.
A kommunikációt biztosító szolgálatoknak alapvetõen két különbözõ típusa lehetséges: az összeköttetés alapú és az összeköttetés mentes szolgálat.
26. Mi az a SAP? Hol helyezkedik el?
A szolgálatok a rétegek ki/bemeneti pontján ún. SAP-ján (Sevice Access Point) keresztül érhetõk el. Ezek mindig két szomszédos réteg között találhatók. Lényegében a két réteg közötti kommunikáció ténylegesen ezeken a pontokon keresztül valósul meg. Például egy telefonrendszerben a SAP telefon fali csatlakozója, és a SAP címe az a telefonszám, amelyen keresztül a csatlakozóba dugott telefon hívható.
27. Milyen részekbõl áll egy kapcsolati adatelem?
Az IDU két részbõl, a vezérlõinformációból (ICI) és az adatelembõl (SDU) áll. Az ICI csak az interfész megfelelõ mûködéséhez szükséges, a tényleges információt az SDU hordozza. Elképzelhetõ, hogy az adatelemet a N.-edik rétegbeli entitás még szétdarabolja és független protokoll-adatelemként küldi tovább. A szállítási, viszony és alkalmazási protokoll adategységekre (PDU-kra) rendre TPDU, (T=Transport), SPDU (S=Session), és APDU (A=Application) néven hivatkoznak.
28. Ismertesse az összeköttetés alapú szolgálat lényegét! Milyen részekbõl áll a folyamat? Mikor célszerû alkalmazni?
A lényegét a telefonrendszer segítségével érthetjük meg. Ha valakivel beszélni akarunk akkor felemeljük a kagylót, a tárcsázás segítségével a telefonközponton keresztül kapcsolatot létesítünk (azaz felépítjük az összeköttetést) információt cserélünk (azaz használjuk) majd a beszélgetés végeztével letesszük a kagylót (vagyis bontjuk a kapcsolatot). Tehát a folyamat a kapcsolat felépítése, használata, majd bontása, és az információ átvitel sorrendjét szigorúan az adó határozza meg. Ez azt jelenti, hogy amilyen sorrendben küldjük az információt, a vevõ pontosan ebben a sorrendben kapja meg. Az összeköttetés kialakítása idõt vesz igénybe, így sok esetben csak akkor célszerû alkalmazni ha nagyobb mennyiségû információt akarunk átvinni.
29. Ismertesse az összeköttetés mentes szolgálat lényegét! Milyen részekbõl áll a folyamat? Mikor célszerû alkalmazni?
Az információ ilyenkor az adó és a vevõ között a vevõ címét is tartalmazó információrészek (csomagok) segítségével kerül átvitelre, a levélkézbesítõ rendszer mûködéséhez hasonlító módon. Ilyenkor elképzelhetõ, hogy a részekre bontott információt a vevõ nem az adó által küldött sorrendben kapja meg, felmerül a csomagok helyes sorrendben történõ összerakásának a szükségessége is.
Melyik a jobb megoldás? — kérdezhetnénk. Mindkét megoldást annak megbízhatóságával minõsíthetünk, ami azt jelenti, hogy az átvitel során nem vesztünk adatot. A megbízhatóság megvalósításának az a módja, hogy a vevõ az információvétel tényét visszajelzi a küldõnek, azaz nyugtázza (nyugtát küld).
Ez természetesen nem minden esetben engedhetõ meg (például digitális hang- vagy képátvitel esetén), hiszen a nyugtázási megoldás késleltetést és külön adminisztrációt igényel.
A gyakorlatban a megbízhatatlan (azaz nem nyugtázott) összeköttetés mentes szolgálatot datagram szolgálatnak (datagram service) nevezik. A megbízható összeköttetés mentes szolgálat neve: nyugtázott datagram szolgálat (acknowledged datagram service).
Természetesen összeköttetés alapú szolgálatok esetén is megkülönböztethetünk megbízható és a nyugtázást nélkülözõ megbízhatatlan szolgálatokat.
30. Mit jelent egy szolgálat megbízhatósága?
Azt jelenti, hogy az átvitel során nem vesztünk adatot. A megbízhatóság megvalósításának az a módja, hogy a vevõ az információvétel tényét visszajelzi a küldõnek, azaz nyugtázza (nyugtát küld).
Ez természetesen nem minden esetben engedhetõ meg (például digitális hang- vagy képátvitel esetén), hiszen a nyugtázási megoldás késleltetést és külön adminisztrációt igényel.
A gyakorlatban a megbízhatatlan (azaz nem nyugtázott) összeköttetés mentes szolgálatot datagram szolgálatnak (datagram service) nevezik. A megbízható összeköttetés mentes szolgálat neve: nyugtázott datagram szolgálat (acknowledged datagram service).
Természetesen összeköttetés alapú szolgálatok esetén is megkülönböztethetünk megbízható és a nyugtázást nélkülözõ megbízhatatlan szolgálatokat.
31. Mik azok a szolgálati primitívek? Milyen primitívosztályokat defináltak az OSI modellben?
Egy szolgálatot bizonyos alapmûveletek (primitívek) segítségével írhatunk le. Ezekkel definiáljuk, hogy egy szolgálat milyen tevékenységet végez el, és milyen jelzést ad tovább egy másik primitívnek. Az OSI modellben a primitívek négy osztálya lehetséges:
Primitív
Mit csinál
Kérés
Valamilyen tevékenység végrehajtásának kérése
Bejelentés
Információ adás eseményrõl
Válasz
Egy eseményre való válaszadás
Megerõsítés
A kérést kérõ informálása
2. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 1 - 12
Mi a sávszélesség és az adatátviteli sebesség?
Magyarázza meg a baud és bit/s mennyiségek közötti különbséget!
Milyen vonalmegosztási módszereket ismer? Hogyan történhet több csatorna átvitele egy vonalon? Mi a multiplexelés?
Ismertesse a frekvenciaosztásos multiplexelés módszerét!
Ismertesse a szinkron idõosztásos multiplexelés módszerét! Mi az a PCM?
Ismertesse a vonalkapcsolás elvét!
Mutassa be az üzenet és csomagkapcsolást! Mi köztük az alapvetõ különbség?
Melyek a fizikailag összekötött és össze nem kötött kapcsolatok jellemzõi, elõnyei, hátrányai?
Ismertesse a csavart érpáras összeköttetés jellemzõit! Milyen kategóriái vannak?
Ismertesse a koaxiális kábelt használó összeköttetés jellemzõit! Hogyan jellemezné az alapsávú és szélessávú kábeleket?
Ismertesse az üvegszálas (optikai) kábelt használó összeköttetés jellemzõit! Mit jelentenek a egymódusú, (monomódusú) illetve többmódusú (multimódusú) fogalmak?
Milyen optikai kábel illesztõ egységeket ismer? Jellemezze ezeket!
1. Mi a sávszélesség és az adatátviteli sebesség?
A sávszélesség analóg rendszerek esetén használt fogalom: egy adott analóg jel maximális és minimális frekvenciájának a különbségét értjük alatta.
Például az emberi beszéd alsó frekvenciája 300Hz, a felsõ frekvenciája 3300 Hz, így a sávszélessége: 3400-300=3.1 kHz
Digitális hálózatokat az adatátviteli sebességükkel: az idõegység alatt átvitt bitek számával jellemezhetjük. Ezt célszerû bit/s-ban mérni. Az átvitelt jellemezhetjük a felhasznált jel értékében 1 másodperc alatt bekövetkezett változások számával is, amit jelzési sebességnek, vagy közismert néven baud-nak nevezünk.
2. Magyarázza meg a baud és bit/s mennyiségek közötti különbséget!
Digitális hálózatokat az adatátviteli sebességükkel: az idõegység alatt átvitt bitek számával jellemezhetjük. Ezt célszerû bit/s-ban mérni. Az átvitelt jellemezhetjük a felhasznált jel értékében 1 másodperc alatt bekövetkezett változások számával is, amit jelzési sebességnek, vagy közismert néven baud-nak nevezünk.
1 baud = log2 P [bit/s], ahol P a kódolásban használt jelszintek száma.
Például olyan átvitelnél ahol ezt kétállapotú jelekkel valósítjuk meg, ott a baud és a bit/s azonos számértéket adnak, de ha a jelet négy szint felhasználásával visszük át, ott a baud számértéke már csak fele a bit/s-ban megadott valós adatátviteli sebességnek. Ezért mindig gondosan, ne egymás szinonimájaként használjuk a baud és bit/s mértékegységeket!
3. Milyen vonalmegosztási módszereket ismer? Hogyan történhet több csatorna átvitele egy vonalon? Mi a multiplexelés?
A következõk megértéséhez meg kell különböztetnünk a csatornákat, amelyeken az információcsere történik, és a felhasznált, tényleges, fizikailag létezõ összeköttetéseket biztosító vonalakat. A csatornák amelyeken az üzenetek áramlanak, igen jelentõs költséggel megépített és üzemeltetett összeköttetéseken (vezeték, rádióhullám) keresztül valósulnak meg. Ezért nem célszerû, ha egy kommunikációs csatorna számára kisajátítunk egy vonalat, mert nagyon sok esetben a kommunikáció jellegébõl fakadóan nincs folyamatos információcsere rajta, azaz a legtöbb kapcsolatban a vonalhasználat idõszakosan jelentkezik. Mivel az ADÓ és VEVÕ oldal számára csak a végeredmény, az információ a fontos, ezért több csatorna is kialakítható egy vonalon, amelynek megvalósítására több lehetõség van.
Az egyik megoldás az, mikor a fizikai közeget osztjuk meg több csatorna között. Ezt az adott vonal felosztását csatornákra több adó, illetve vevõ között multiplexelés-nek nevezzük. A multiplexelés olyan eljárás, amelynek során egy adatvonalat elõre meghatározott, rögzített módszer szerint osztunk fel elemi adatcsatornákra. Minden bemenõ elemi csatornához egy kimenõ csatorna is tartozik, ezért a multiplexelés nem okoz csatorna-foglaltságot. Ezek a frekvenciaosztásos és az idõosztásos multiplexelési módszerek, illetve ezek kombinációja.
A másik lehetõség a vonalak maximális kihasználására, az átviendõ információ kisebb adagokra bontása. A vonalon egymás után történik ezek átvitele, majd a darabokból az összerakásuk. Ez az ADÓ és a VEVÕ számára folyamatos összeköttetés látszatát kelti. Ezek az üzenet és csomagkapcsolási módszerek.
A harmadik lehetõségként az adatvezetékeket nem egy ADÓ-hoz és egy VEVÕ-höz rendeljük, hanem a kommunikáció szükséglete szerint kapják meg a felek. Ennél a vonalkapcsolás-nak hívott módszernél a kapcsolat a kommunikáció részeként jön létre, és a kommunikáció befejezésekor szûnik meg
Jelenleg az analóg átviteli vonalakat felváltották a digitális átviteli utak. Ez azt jelenti, hogy szükségtelenné váltak a közbensõ analóg-digitál és digitál-analóg átalakítók. Ezt azt is jelentette, hogy a frekvencia osztásos multiplexelést az idõosztásos multiplexelés váltotta fel. Míg a beszéd analóg átviteléhez 300-3400 Hz-es sávszélesség elegendõ, ugyanezen beszéd digitális átvitele 64 kbit/s-os adatátviteli sebességet igényel.
4. Ismertesse a frekvenciaosztásos multiplexelés módszerét!
Frekvencia osztásos multiplexelés (FDM - Frequency-Division Multiplexing) üzemmódban elsõsorban a távbeszélõ-hálózatok vivõfrekvenciás rendszereinek szélessávú fõvonalait használják. A széles frekvenciasávban idõben is egyszerre haladnak a különbözõ vivõfrekvenciákra ültetett jelek. A módszer alapelve azon a tényen alakul, hogy szinuszos hullámok összegébõl bármelyik összetevõ egy megfelelõ szûrõvel leválasztható. Az adó oldalon a csatornák jeleit egy-egy vivõfrekvenciára ültetik (a vivõfrekvenciát a jelekkel modulálják), ezeket összegzik, az összegzett jelet átviszik a vevõ oldalra, és ott ezeket szûrõkkel választják szét.
Az egyes elemi vivõfrekvencia-tartományok között elválasztó frekvenciarésre van szükség, mivel a különbözõ jeleket szétválasztó szûrõk meredeksége véges. A frekvenciarések jelentõsen csökkentik a fõvonal sávszélességének kihasználhatóságát. Ráadásul az éppen nem dolgozó berendezésekhez rendelt frekvenciasávok is kihasználatlanok.
A sávszélességet általában az ekvivalens 4 kHz-es beszédcsatornák számával adjuk meg.
Tizenkét beszédcsatornát távbeszélõcsoportba fognak össze, amely nemzetközileg a 60-108 kHz-es frekvenciatartományban fekszik. Öt távbeszélõcsoport egy távbeszélõ fõcsoportot alkot, ez 240 kHz sávszélességû. Tíz fõcsoportból jön létre egy 2.4 MHz sávszélességû bázis-mestercsoport. Ezeket is 3-as vagy 6-os mestercsoportokba lehet foglalni.
A frekvenciaosztás elõnye, hogy a vonalak tetszõleges helyen megcsapolhatók, az egyes alcsatornák egymástól földrajzilag eltolva kezdõdhetnek és végzõdhetnek, a csoportba fogott jeleknek nem szükséges kis körzetben elhelyezkedõ adatállomásokhoz tartozni.
Természetesen a multiplexelt vonal minden egyes megcsapolásánál külön demultiplexer szükséges. A frekvencia-multiplexer általában a modem funkcióit is ellátja, ezért a külön modemek megtakaríthatók.
A fenti összefoglalóból az is nyilvánvaló, hogy ez a módszer nem igazán alkalmas számítógépek közötti információátvitelre, a csatornák emberi beszédre alapozott sávszélessége miatt.
5. Ismertesse a szinkron idõosztásos multiplexelés módszerét! Mi az a PCM?
Digitális átvitelnél az idõ-multiplex (STDM - Synchronous Time-Division Multiplexing) berendezések a nagyobb sávszélességû adatvonalat idõben osztják fel több, elemi adatcsatornára.
Minden elemi adatcsatorna egy-egy idõszeletet kap. A fõvonal két végén elhelyezkedõ vonali multiplexerek elõre meghatározott idõben, periodikusan, egymással szinkronban mûködve összekapcsolják egy-egy rövid idõre — néha egyetlen bit, legtöbbször egyetlen karakter vagy bájt, esetleg néhány bájt átviteli idejére — az összetartozó be-, illetve kifutó vonalakat.
Néha a nagy sebességû fõvonal közvetlenül a feldolgozó számítógéphez (illetve annak adatátviteli vezérlõ egységéhez) csatlakozik és a demultiplexelés feladatát a számítógép látja el. Bármilyen típusú is az átvitel és bármekkora a multiplexelt információ-egység, szükség van arra, hogy a vonal két végén elhelyezett multiplexerek szinkronizmusát biztosító periodikus jeleket is elhelyezzük az információ-egységek között. Ezek a szinkronjelek csökkentik a fõvonal kihasználhatóságát. A frekvenciaosztással és idõosztással mûködõ multiplexerek egyaránt akkor felelnek meg jól rendeltetésüknek, ha jelenlétük nem befolyásolja az adatkapcsolat szintû vezérlést.
A mintavételezés (mivel a telefon sávszélessége 300...3400 Hz, és a Nyquist elv alapján, a maximális frekvencia legalább kétszeresével kell mintavételezni) szokásos értéke fv=8000Hz, illetve a periódusidõ T = 125 µ sec. A mintavétel 8 bites felbontással történik azaz 256 lépcsõbõl áll és logaritmikus léptéket használnak. Ennek az az oka, hogy az emberi fül is ilyen: tízszeres hangnyomást hallunk kétszer erõsebbnek.
A PCM átvitelben mivel minden impulzushoz n = 8 bit tartozik, az átviteli sebesség 8*8000 = 64 kbit/s. Multiplexelés esetén a CCITT szerint az ún. primer csoport N = 32 csatornával. Az átviteli sebesség: N*n* fminta = 32*8*8000 = 2048 kbit/s.
Egy csatornára jutó idõrés Tir = T/32 = 3.9 µ sec, és mivel 8 bitet tartalmaz, egy bit idõtartama Tir/8 = 488 nsec. Az egység amelyen belül minden csatorna átvitelre kerül, a multikeret. Természetesen ez a rendszer már más jellegû digitális információ átvitelére is alkalmas.
A digitális multiplexelés ezen szintjét Európában E1-el jelölik és 32*64 kbit/s-os csatornából áll, 2048 kbit/s adatátviteli sebességû. Az USA-ban ennek megfelel a T1-el jelölt kialakítás, amely 24*64 kbit/s-os csatornából áll, és ez 1544 kbit/s adatátviteli sebességû.
6. Ismertesse a vonalkapcsolás elvét!
Az ADÓ és a VEVÕ közti összekötetés megteremtésére ki kell alakítani azt az útvonalat, amelyeknek részei kapcsolóközpontokon keresztül vannak összekötve. Elsõ lépésben fizikai kapcsolat létesül az ADÓ és VEVÕ között, ami az összeköttetés idejére áll fenn. Az összeköttetésen keresztül megvalósul az adatátvitel, majd annak befejeztével a kapcsolat lebomlik.
A folyamatot a távbeszélõ technikában hívásnak nevezik. Fontos tény, hogy az információátvitelt meg kell hogy elõzze a híváskérés hatására létrejövõ összeköttetés. Elõnye a tényleges fizikai összeköttetés létrehozása. Ezek után a két állomás úgy képes kommunikálni, mintha pont-pont összeköttetés valósult volna meg közöttük.
Vonalkapcsolás elve
Ilyenkor az adatok késleltetését már csak az elektromágneses jel terjedési ideje határozza meg, amely kb. 6 msec 1000 km-enként. Hátránya a kapcsolat létrehozásához szükséges sokszor jelentõs idõtartam, és az, hogy ilyenkor a csatorna mégis kisajátítja a vonalat.
Ha a csatorna nem teljes kapacitással üzemel (telefonnál: hosszú csend), akkor ez a vonal kihasználtságát rontja.
7. Mutassa be az üzenet és csomagkapcsolást! Mi köztük az alapvetõ különbség?
Ilyenkor nincs elõre kiépített út az ADÓ és a VEVÕ között. Az ADÓ az elküldendõ adatblokkját elküldi az elsõ IMP-nek, az pedig továbbküldi a következõnek, egészen a VEVÕ hoszt-hoz kapcsolódó IMP-ig. Az ilyen hálózatok a tárol és továbbít (store and forward) hálózatok. Az üzenetkapcsolás esetén nincs az adatblokk méretére korlátozás, ami nagy tárolókapacitású fogadó és továbbító IMP-ket igényel.
Üzenetkapcsolás elve
Másik hátránya az, hogy egy nagy üzenet akár percekre lefoglalhatja a közremûködõ IMP-ket és a köztük lévõ átviteli csatornát. Ezért gyakrabban használatos (számítógépes hálózatoknál csaknem kizárólagosan használt) az a módszer, mikor az átviendõ adatblokk méretét korlátozzuk, és csomagokká bontjuk.
Csomagkapcsolás elve
A csomagkapcsoló hálózatok hatékonyan alkalmazhatók interaktív forgalom (ember-gép kapcsolat) kezelésére is mivel biztosítják hogy bármelyik felhasználó csupán néhány ezredmásodpercre sajátíthat ki egy vonalat.
A csomagkapcsolás nagyon hatékonyan képes a vonalak kihasználására, mivel adott két pont között összeköttetést több irányból érkezõ és továbbhaladó csomag is használja. Másrészrõl fennáll annak a veszélye, hogy a bemenõ adatforgalom csomagjai úgy elárasztanak egy IMP-t, hogy korlátozott tárolókapacitása miatt csomagokat veszít. Míg vonalkapcsolás esetén az üzenet lényegében egyben kerül átvitelre, csomagkapcsoláskor a csomagok sorrendje megváltozhat, és a sorrendhelyes összerakásukról is gondoskodni kell.
8. Melyek a fizikailag összekötött és össze nem kötött kapcsolatok jellemzõi, elõnyei, hátrányai?
A számítógép-hálózatok vonatkozásában az összekötõ átviteli közeg természetétõl függõen megkülönböztetünk fizikailag összekötött (bounded) és nem összekötött (unbounded) kapcsolatokat. Az elõbbihez tartoznak az elektromos jelvezetékek, az optikai kábel, míg az utóbbira jó példa a rádióhullám, (mikrohullámú) illetve az infravörös illetve lézeres összeköttetés. Mindegyiknek van elõnye és hátránya:
a fizikailag nem összekötött rendszerek mozgékonyak, könnyen áthelyezhetõk, a hosszú kábelcsatornák helyett elég egy két antennaoszlopot kialakítani, de mivel a jel a széles környezetben terjed, az adatbiztonságra fokozottan kell ügyelni a lehallgatás könnyebb kivitelezhetõsége miatt.
a vezetékes rendszerek lehallgatás ellen védettebbek, kisebb távolságokon olcsóbbak lehetnek a telepítési költségei, de a kapcsolódó eszközök sokkal nehezebben helyezhetõk át.
A jelenlegi a hálózatokat fokozottabban használó világban a fentieket mind mérlegelni kell, és ha már egy meglévõ infrastruktúrát kell hálózati kapcsolatokkal kiegészíteni, sokszor csak a nem fizikailag összekötött megoldások jöhetnek szóba, hiszen egy forgalmas fõút két oldalának összekötése — ha nincsenek kábelalagutak — kábelekkel szinte lehetetlen. Azt is tényként kell leszögezni, hogy a meglévõ távbeszélõ rendszerek nagy része majdnem kizárólag vezetékes kialakítású, és ezek felhasználása adja az összeköttetés mikéntjét.
Bár vezetékes összeköttetésnél független vezetékekbõl kialakított huzal-párok használata is elképzelhetõ, de igen rossz csillapítási és zajfelvevõ tulajdonságai miatt ezt a gyakorlatban csak kisebb távolságokra használják (pl. telefonvezetékek). Gyorsabb jelváltozásoknál az ilyen vezetékpár antennaként jeleket sugároz a környezetébe. A probléma megoldására a gyakorlatban két kialakítást használnak: a csavart érpárt, illetve az árnyékolt (koax) kábeles megoldást.
9. Ismertesse a csavart érpáras összeköttetés jellemzõit! Milyen kategóriái vannak?
A csavart, vagy más néven sodrott érpár (Unshielded Twisted Pair = UTP) két szigetelt, egymásra spirálisan felcsavart rézvezeték. Ha ezt a sodrott érpárat kívülrõl egy árnyékoló fémszövet burokkal is körbevesszük, akkor árnyékolt sodrott érpárról (Shielded Twisted Pair = STP) beszélünk. A csavarás a két ér egymásra hatását küszöböli ki, jelkisugárzás nem lép fel. Általában több csavart érpárt fognak össze közös védõburkolatban. Pontosan a sodrás biztosítja, hogy a szomszédos vezeték-párok jelei ne hassanak egymásra (ne legyen interferencia). Az épületekben lévõ telefon hálózatoknál is csavart érpárokat használnak. A felhasználásuk számítógép-hálózatoknál is ebbõl a ténybõl indult ki: ezek a vezetékek már rendelkezésre állnak, nem kell új vezetékeket kihúzni a munkahelyekhez.
Ma már akár 100 Mbit/s adatátviteli sebességet is lehet ilyen típusú vezetékezéssel biztosítani. Alkalmasak mind analóg mind digitális jelátvitelre is, áruk viszonylag alacsony. A zavarokkal szemben való érzékenységük tovább növelhetõ, ha árnyékolást alkalmazunk a csavart érpár körül. Az UTP kábelek minõsége a telefonvonalakra használtaktól a nagysebességû adatátviteli kábelekig változik. Általában egy kábel négy csavart érpárt tartalmaz közös védõburkolatban. Minden érpár eltérõ számú csavarást tartalmaz méterenként, a köztük lévõ áthallás csökkentése miatt. Szabványos osztályozásuk:
Típus
Használati hely
1. kategória
hangminõség (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)
A kategóriák közötti egyetlen lényeges különbség a csavarás sûrûsége. Minél sûrûbb a csavarás, annál nagyobb az adatátviteli sebesség (és a méterenkénti ár...). Az UTP kábeleknél általában az RJ-45 típusjelû telefoncsatlakozót használják a csatlakoztatásra.
Ethernet hálózatokban 3.-5. kategóriájú kábeleket 10BaseT néven specifikálták.
10. Ismertesse a koaxiális kábelt használó összeköttetés jellemzõit! Hogyan jellemezné az alapsávú és szélessávú kábeleket?
Koaxiális kábel felépítése
A másik vezeték kialakítási megoldás a koaxiális kábelek használata. 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 idõbõl származott, amikor telefonbeszélgetésekre alkalmazták a kábeleket, és itt a sávszélesség az érthetõ emberi hangnak megfelelõ kb. 0-4 kHz volt. A televíziós rendszerek megjelenésével a tv jelek átviteléhez jelentõsen nagyobb sávszélesség kellett, ezeket a szélessávú kábelekkel oldották meg.
A koaxiális kábelek három igen lényeges jellemzõje van: a hullámellenállása (Z0), a hosszegységre esõ késleltetési ideje és a hosszegységre esõ csillapítása.
A leggyakrabban az 50 O és 75 O hullámellenállású kábelt használnak: az 50 O -ost alapsávú, a 75 O -ost szélessávú hálózatokban. Ez utóbbival azonban alapsávúként is találkozhatunk, fõként akkor, ha a hálózat alapsávúként és szélessávúként egyaránt mûködhet.
A késleltetési idõ a kábel szigetelésének permittivitásától (dielektromos állandójától) függ. A hálózatok mûködése szempontjából a nagy késleltetési idõ hátrányos, ezért csökkentésére törekednek. Igyekeznek minél kisebb permittivitású szigetelõanyagot alkalmazni, de ezen túl ezt még az anyag szerkezetének lyukacsossá tételével tovább csökkenthetõ.
A kábel okozta veszteség az ohmos komponensekbõl, a dielektrikumban keletkezõ és a sugárzás okozta veszteségekbõl tevõdik össze. A frekvencia növekedésével a bõrhatás is jelentkezik. A tömör központi huzallal készülõ kábel késleltetése és csillapítása kisebb, mint a több összesodrott fémszálat alkalmazóé (ha egyébként minden más változatlan). A tömör huzalú kábel viszont merevebb, mint a sodrott változat. Az egyszeres árnyékoló harisnya nem fed tökéletesen, nem véd teljesen a környezet zavaraitól, ezért kettõs árnyékoló harisnyát vagy egyszeres és kétszeres alumíniumfólia árnyékolást használnak olyan kábelekben, amelyeket zavarokkal erõsen terhelt környezetben alkalmaznak.
11. Ismertesse az üvegszálas (optikai) kábelt használó összeköttetés jellemzõit! Mit jelentenek a egymódusú, (monomódusú) illetve többmódusú (multimódusú) fogalmak?
A jelenlegi legkorszerûbb vezetékes adatátviteli módszer, az üvegszál technológia alkalmazása. Az információ fényimpulzusok formájában terjed egy fényvezetõ közegben, praktikusan egy üvegszálon. Az átvitel három elem segítségével valósul meg: fényforrás - átviteli közeg - fényérzékelõ.
A fényforrás egy LED dióda, vagy lézerdióda. Ezek a fényimpulzusokat a rajtuk átfolyó áram hatására generálják.
A fényérzékelõ egy fotótranzisztor vagy fotodióda, amelyek vezetési képessége a rájuk esõ fény hatására megváltozik. Az átviteli közeg egyik oldalára fényforrást kapcsolva a közeg másik oldalán elhelyezett fényérzékelõ a fényforrás jeleinek megfelelõen változtatja az vezetõképességét. Az elektronikában használt optikai kapu mûködése jól illusztrálja a mûködési elvet: A fotodiódára az RD ellenálláson keresztül kapcsolt pozitív feszültség a diódát nyitja, az átfolyó áram hatására fényt bocsát ki. Az átviteli közegen (ami esetünkben egy átlátszó mûanyag) a fény átjutva az FT tranzisztort kinyitja és a felsõ pontjának feszültsége közel nulla lesz.
Optikai adatátvitel alapelve
Az, hogy ez a módszer nagyobb távolságokon is mûködjön átviteli közegként vékony üvegszálat kell alkalmazni és a fényveszteségeket minimálisra kell csökkenteni.
Fényveszteség három részbõl áll: a két közeg határán bekövetkezõ visszaverõdés (reflexió), a közegben létrejövõ csillapítás és a közegek határfelületén átlépõ fénysugarak. Az elsõ hatás a határfelületek gondos összeillesztésével minimálisra csökkenhetõ. Döntõ jelentõségû az a tény, hogy a csillapítás nem az üveg alapvetõ tulajdonsága, hanem azt az üvegben lévõ szennyezõdések okozzák. A csillapítás megfelelõ anyagválasztással minimalizálható.
A közeg határfelületén való átlépés megakadályozására a megoldás az optikában jól ismert teljes visszaverõdés jelensége. Ha a közeg határfelületére érkezõ fénysugár beesési szöge elér egy kritikus értéket, akkor a fénysugár már nem lép ki a levegõbe, hanem visszaverõdik az üvegbe. Az üvegszálban az adóból kibocsátott számos fénysugár fog ide-oda verõdni, az ilyen optikai szálakat többmódusú üvegszálnak (multimode fiber) nevezik.
Teljes visszaverõdés az üvegszálban
Ha azonban a szál átmérõjét a fény hullámhosszára csökkentjük, akkor a fénysugár már verõdés nélkül terjed. Ez az egymódusú üvegszál (single (mono) mode fiber). ADÓ-ként ilyenkor lézerdiódát kell alkalmazni, de sokkal hatékonyabb, nagyobb távolságú összeköttetés alakítható ki segítségével.
Jelenleg a nagytávolságú összeköttetésben általában 0.2-2 db/km csillapítású fényvezetõ szálakat használnak, amelyek legfeljebb 20-100 km távolság közbensõ regenerálás nélküli áthidalását teszik lehetõvé.
Gondoskodni kell arról, hogy az optikai szálat csak minimális fizikai terhelés érje, minden nagyobb és hosszabb ideig tartó terhelést más szerkezeti elem vegyen át, mely védelmet és terhelésátvitelt a kábel konstrukciónak kell biztosítania.
A hagyományos rézvezetékeket tartalmazó kábel és a fénykábel konstrukciós követelményei között az alapvetõ különbség az, hogy míg a rézvezetéknél nagy, 15%-os nyújtás is megengedhetõ, addig a kvarcüveg esetében az 1%-os nyújtás is idõ elõtti öregedéshez, mikro-repedésekhez, esetleg törésekhez vezethet, ezért elsõdleges követelmény a fénykábel szálainak tehermentesítése.
Optikai kábel felépítése
Ahogy az eddigiek szerint is nyilvánvaló, az üvegszálon adott hullámhosszú fényt használva csak egyirányú adatátvitel képzelhetõ el. Gyûrû kialakítású topológiánál az állomások illesztõvel csatlakoznak a hálózatra, így egy vonalon is képesek venni (jel az illesztõbe bejön) és adni (illesztõn 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. Ha az üvegszálon több eltérõ hullámhosszú fényt viszünk át, akkor hullámhossz multiplexelést valósítunk meg, és több csatorna alakítható ki egy üvegszálon. Természetesen ilyenkor a fény be- és kicsatolása fényszûrõkön, prizmákon keresztül valósítható meg.
Ethernet hálózatokban az üvegszálas kábelt 10BaseF néven definiálták.
12. Milyen optikai kábel illesztõ egységeket ismer? Jellemezze ezeket!
Az üvegszálak alkalmazásánál kritikus kérdés a jelek be és kicsatolása, amire kétféle illesztés, a passzív és az aktív használatos.
A passzív illesztõ két, az üvegszálra kapcsolódó csatlakozóból áll. Az egyik csatlakozón egy LED dióda, a másik csatlakozón egy fotódióda van. Az illesztõ teljesen passzív, segítségével jeleket tudunk a fénykábelbõl 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 illesztõ jelismétlõként vagy más néven jelregenerálóként is mûködik, azaz a beesõ fényjelet villamos jellé alakítja, majd az ADÓ részén ezt LED dióda segítségével felerõsítve továbbsugározza. Mivel a regenerálás folyamán a kábelen haladó fényjel villamos jelként is megjelenik, ezért ez közvetlenül elektromos jelillesztésre is felhasználható.
13. Mi az a transzponder és mi a geostacionárius pálya? Milyenek a késleltetések egy mûholdas rendszerben?
14. Hogyan mûködik a telefon? Hogyan épül fel egy hierarchikus telefonrendszer? Mi az a trönk?
15. Mi a cellás mobiltelefonok mûködési elve? Hogyan osztoznak a csatornákon?
16. Ismertesse a moduláció fogalmát! Szinuszos jel milyen jellemzõit lehet modulálni?
17. Mutassa be az FSK átviteli módszert!
18. Milyen részekbõl áll egy modem? Hogyan lehet a mûködésmódját beállítani?
19. Soroljon fel néhány jellemzõt, amit a modemnek adott parancsokkal beállíthatunk!
20. Mi az MNP eljárás lényege? Mit jelentenek az egyes fokozatai?
21. Mit takar a karakter- illetve bitorientált átviteli eljárás fogalmak? Mi a szinkron és aszinkron átvitel lényege?
22. Melyek a digitális jelek kódolásánál figyelembe veendõ legfontosabb szempontok?
23. Mi az NRZ, illetve RZ digitális kódolási módszer lényege?
24. Mi az NRZI, illetve az AMI digitális kódolási módszer lényege?
13. Mi az a transzponder és mi a geostacionárius pálya? Milyenek a késleltetések egy mûholdas rendszerben?
A mûholdakon lévõ transzponderek a felküldött mikrohullámú jeleket egy másik frekvencián felerõsítve visszasugározzák. Hogy a földön lévõ mûholdra sugárzó, illetve a mûhold adását vevõ antennákat ne kelljen mozgatni, geostacionárius pályára állított mûholdakat használnak. Az Egyenlítõ fölött kb. 36.000 km magasságban keringõ mûholdak sebessége megegyezik a Föld forgási sebességével, így a Földrõl állónak látszanak. A mai technológia mellett 90 geostacionárius mûhold helyezhetõ el ezen a pályán ( 4 fokonként ). A frekvenciatartományok a távközlési mûholdaknál: 3,7...4,4 GHz a lefelé, 5,925...6,425 GHz a felfelé irányuló nyaláb számára.
Tudnunk kell, hogy a mûholdas átvitel késleltetése a földi mikrohullámú illetve a vezetékes rendszerekhez képest jelentõs a nagy távolság miatt: 250-300 msec.
14. Hogyan mûködik a telefon? Hogyan épül fel egy hierarchikus telefonrendszer? Mi az a trönk?
A telefon mûködése:
A szénmikrofon ellenállása (amely egy membránnal lezárt szénpor réteget tartalmaz) a rábeszélt hang hatására változik. A hanghullámok a membránba ütközve mozgatják azt, és a szénszemcsék változó mértékben összepréselõdnek. Ezért a körben folyó áram a hang erõssége és frekvenciája által meghatározott mértékben változik. Ez a változó áram átfolyva egy elektromágnes tekercsén, annak vasanyagú membrán fegyverzetét az átfolyó áram által meghatározott erõvel vonzza. Az ilyen módon mozgatott rezgõ membrán hallható hangot fog kibocsátani.
Ez a megoldás csak szimplex átvitelt biztosít, ezért az áramkört fordított irányban duplázni kell. A beszélgetés kezdeményezését váltakozó áramot használó csengetõ áramkör hozzáadásával lehet jelezni. Ilyen módon két huzallal összekötve két távbeszélõ állomás már képes egymással teljes duplex módon kapcsolatba lépni.
Több állomás esetén az egymással való beszélgetés telefonközpont közbeiktatásával lehetséges. Ilyenkor a beszélgetés célját szolgáló vezetéken a központba egy vezérlõ információt (jelzést) is el kell juttatni: a hívott állomás számát. A telefonközpont a szám vétele után létrehozza az összeköttetést a hívott állomással.
Bár elvileg a világ összes telefonja egy gigantikus központon keresztül összekapcsolható lenne, a valóságban a központok többszintû hierarchikus rendszerként épülnek fel.
Minden elõfizetõ két vezetékkel a hozzá közeli helyi központhoz kapcsolódik. Ezeket elõfizetõi hurkoknak (local loop) nevezik.
Telefonhálózat felépítése
Ha két — azonos helyi központhoz kapcsolódó — elõfizetõ hívja egymást, akkor a központon keresztül az összeköttetés a beszélgetés idejére létrejön.
Ha nem azonos helyi központhoz tartoznak az elõfizetõk, akkor a kapcsolat kialakításában a távhívó központok játszanak fontos szerepek. A helyi központok több vezeték-párral (nevük: helyközi trönk) kapcsolódnak a távhívó központhoz Ezeken keresztül a helyi központok közötti információcsere valósul meg. Természetesen a két elõfizetõ távhívó központon keresztüli összekapcsolása csak akkor lehetséges, ha mindkét elõfizetõ helyi központja ugyanazon távhívó központhoz kapcsolódik.
Ha a távhívó központ nem közös, akkor az összeköttetés kialakítása a kapcsolóközpont hierarchia következõ szintjén történik. Ezek a magasabb szintû kapcsoló központok segítségével valósulnak meg.
15. Mi a cellás mobiltelefonok mûködési elve? Hogyan osztoznak a csatornákon?
A cellás szerkezetû rádiótelefon rendszerek az igényeket a rendelkezésre álló frekvenciatartomány kihasználtságának növelésével elégítik ki. A cellás technika a cellaosztáson és a frekvenciák ismételt felhasználásán alapszik. A területet kisebb részekre osztják. A cellákon belül egy központi rádióállomás tartja a mozgó elõfizetõkkel a kapcsolatot. Az URH sávban a hullámterjedés sajátosságai lehetõvé teszik, hogy egy bizonyos távolság felett újra fel lehessen használni a frekvenciasávot. Így ugyanaz a frekvencia egyidejûleg több, egymástól megfelelõ távolságban lévõ cellában is kiosztható. A gyakorlatban a cellák tényleges alakját az antenna típusa és a helyi körülmények befolyása határozza meg, de elméleti célokra általánosan elfogadott a szabályos hat-szöggel való közelítés. A celláknak azt a legkisebb csoportját, ahol a használható frekvenciákat tartalmazó csatornakészlet kiosztásra kerül cellacsoportnak (clusternek) nevezik.
Az azonos frekvenciákat használó cellák közötti távolságot úgy kell megválasztani, hogy az azonos csatornák kölcsönhatása (interferenciája) megfelelõen kicsi legyen.
A cellás rádiótelefon rendszer felépítése
A felhasználók egy cellán belül a helyi bázisállomáson keresztül tartják a rádiós kapcsolatot. A bázisállomás hálózat a mobil központhoz csatlakozik rádiós vagy vezetékes összeköttetéssel. A mobil központ feladata a cellás rendszer mûködésének vezérlése, és a nyilvános postai távbeszélõ hálózathoz való illesztése.
Elõfordulhat, hogy éppen a folyamatban lévõ beszélgetés közben lép át a felhasználó egy cellahatárt. A modern rendszerek gondoskodnak arról, hogy ilyenkor az összeköttetés ne szakadjon félbe. A hívást átkapcsolják a következõ cella egy csatornájára. Ennek feltétele, hogy a fogadó cella rendelkezzen kiosztható beszédcsatornával. Ezt a váltást handovernek vagy handoffnak nevezzük. A cellák méretük szerint lehetnek:
hiper: R >10km , vidéken
makro: 0,5km < R < 10km , városi területeken
mikro: 0,1km < R < 0,5km , nagyvárosok központjában
nano: 50m < R < 100m , épületen belül
piko: 20m < R < 50m , épületen belül
A cellaméret csökkentésére a nagy forgalmi igények miatt került sor, ugyanis ekkor a nagy cellás rendszerekben már elfogadhatatlanul nagy frekvenciakészletre lenne szükség.
A rendszer kapacitása szerint lehet kis-, közép- és nagykapacitású. Kiskapacitású hálózatok nagycellás felépítéssel a 450 Mhz alatti frekvenciasávokban, a közép- és nagykapacitásúak kiscellás felépítéssel a 450 és 900 Mhz-es illetve a 900 Mhz fölötti sávban üzemelnek.
A csatornakijelölési módszereknek négy típusa van: fix - dinamikus -hibrid - adaptív.
Fix csatornakiosztás
A jelenleg mûködõ rendszerek fix csatornakijelöléssel dolgoznak. A fix kijelölés a csatornákat úgy rendeli hozzá az egyes cellákhoz, hogy ezen a kiosztáson a késõbbiek során már nem változtat. Elõnye, hogy a kiosztást csak egyszer kell elvégezni, hátránya, hogy nem tud az egyes cellák forgalmi ingadozásaihoz alkalmazkodni. Ha a fix kiosztású rendszerben egy cellában minden csatorna foglalt, a hívás letiltódik. Ennek elkerülésére vezették be a csatornakölcsönzést. Ekkor a szomszédos cellák valamely szabad csatornája fogja kiszolgálni a hívást, ha a kölcsönzés nem zavarja a már folyó beszélgetéseket. Az eljárás hátránya, hogy nehéz forgalmi feltételek mellett a kölcsönzés további kölcsönzések sorozatához, végül a késõbbi hívások letiltásához vezethet. Egyszerû kölcsönzés esetén egy csatorna csak akkor adható kölcsön, ha egyidejûleg szabad mindhárom legközelebbi azonos csatornájú cellában.
Dinamikus csatornakiosztás
Ez az eljárás az igényeknek megfelelõen rendeli a csatornákat a cellákhoz az igény kiszolgálásának idõtartamára. Bármelyik csatornát bármelyik cella megkaphatja, feltéve, hogy a csatorna újrafelhasználási távon belül lévõ más cella az adott pillanatban nem használja a kiosztandó csatornát. Elõnye, hogy rugalmasan alkalmazkodik a forgalom ingadozásaihoz. Hátránya, hogy nagy terhelések esetén nem lehet teljesíteni a sûrû csatornakiosztást. Ez újrarendezéssel csökkenthetõ: az egymástól távolabbra kiosztott csatornákat amikor lehet, úgy rendezik át, hogy az azonos csatornákat használó cellák a megengedhetõ legkisebb távolságra legyenek egymástól.
Hibrid csatornakiosztás
A hibrid módszer átmenet a fix és a dinamikus csatornakiosztás között. A csatornákat két csoportba sorolják. Az egyik részt fix módon megkapják az egyes cellák, a másikat pedig dinamikus kiosztásra fenntartják.
Adaptív csatornakiosztás
Az adaptív eljárásnál a csatornakiosztás csak egy adott hosszúságú idõintervallumban érvényes. Az idõintervallumok elején a csatornák például fix módszerrel kerülnek kiosztásra a forgalmi igények pillanatnyi területi eloszlása alapján.
16. Ismertesse a moduláció fogalmát! Szinuszos jel milyen jellemzõit lehet modulálni?
A moduláció tetszõleges fizikai folyamat egy paraméterének megváltoztatása valamilyen elsõdleges vezérlõjel segítségével.
Modulációs módszerek
Szinuszos jel esetén annak amplitudóját, frekvenciáját, illetve fázisát lehet modulálni.
17. Mutassa be az FSK átviteli módszert!
A frekvencia modulációt használták elõször a modemeknél, jó zajtûrése és a biteket hordozó frekvenciák szûrõkkel való könnyû szétválaszthatósága miatt. Szokták a módszert FSK-nak (Frequency Shift Keying) is hívni. A telefonösszeköttetések duplex rendszerûek, ezért a szabványos adási és vételi, 0 és 1 értékû bitekhez tartozó frekvencia kiosztás az alábbi ábrán látható. Az adatátviteli sebességet a használt alacsony frekvencia erõsen korlátozza, mivel például a legkisebb, 1070 Hz-es frekvencián a minimális 1 teljes színuszhullám átvitele ~ 1 msec, ami 1 kbit/s átviteli sebességet jelent.
Teljes duplex FSK adatátvitel
18. Milyen részekbõl áll egy modem? Hogyan lehet a mûködésmódját beállítani?
Modem az OSI modell szerint
A modemek önállóan mûködõ számítógépes perifériák, amelyeknek az adatátvitel megvalósításához a számítógépnek kell felprogramozni, parancsokkal vezérelni, és állapotát (státuszát) ellenõrizni. Az összekapcsolás a késõbb részletesen ismertetett szabványos soros vonalon keresztül valósul meg.
Modem bekötése
A legtöbb modemben 28 regiszter van (SO-S27), amelyek a modem mûködési paramétereit határozzák meg. Ezek szerepe lehet az, hogy idõzítõként vagy számlálóként mûködnek, vagy az, hogy a tartalmuk határoz meg bizonyos jellemzõket (bitminta). Egyes jellemzõk értékei nem törlõdõ memóriában (NVRAM) tárolhatók és a késõbbiekben újra bekapcsoláskor ezek jelentik az alapbeállítást. A regisztertáblázat:
Regiszter
Érték
Gyári érték
Feladat
SO* 0-255 0 Csengetésszám, hányadik csengetés után válaszol automatikusan
S 1 0-255 0 Csengetésszámláló, ha csengetés jön tartalma 1-el nõ
S2 0-127 43 Kilépési karakter, utána adat üzemmódból helyi üzemmód
S3 0-127 13 Kocsi vissza karakter, ez van minden parancssor végén
S4 0-127 10 Soremelés karakt. ez van minden parancssor végén a kocsi vissza után
S5 0-32,127 8 Backspace karakter
S6 2-255 2 (sec) Tárcsahang kivárás vonalra lépés után tárcsázás elõtt. Mo.-n 30-50!
S7 1-255 30 (sec) Vivõre várakozás, utána bont, NO CARRIER üzenet.
S8 0-255 2 (sec) a "," parancs szünetideje
S9 0-255 6 (0.1 sec) CD válaszidõ a vivõérzékelés válaszideje
S10 1-255 14 (0.1 sec) Vivõhiány, Ha nincs vivõ ennyi ideig, a modem bontja a vonalat.
S11 50-255 85 Hangtárcsa sebesség csak DTMF esetén
S12 20-255 50 Kilépési késleltetés
S13 Nem használt
S14* Bitminta Üzemmód regiszter. echo, tárcsázási mód, válasz v. kezdeményezõ mód
S15 Nem használt
S16 Bitminta Modem teszt módok
S17 Nem használt
S18* 0-255 Tesztidõzítõ, a diagnosztikai teszt hossza
S19 Nem használt
S20 Nem használt
S21* Bitminta Üzemmód regiszter.csatlakozó tipus, DTR, DCD, DSR jelek hatása
S22* Bitminta Üzemmód regiszter. Hangszóró hangereje, vezérlése
S23* Bitminta Üzemmód regiszter. Sebesség, paritás
S24 Nem használt
S25* 0-255 5(0.01sec) DTR késleltetés
S26* 0-255 1(0.01sec) RTS-CTS késleltetés
S27* Bitminta Üzemmód regiszter. Üzemmód (szinkron, aszinkron), adatátviteli szabvány
A táblázatban *-al jelölt regiszterek tartalma az NVRAM-ban eltárolható. A regiszterek tartalmának módosítása és kiolvasása két modemvezérlõ paranccsal lehetséges:
Módosítás: ATSn=X ahol n = 0...27 és X = 0...255
Kiolvasás: ATSn? N = 0...27 és kiírja az Sn regiszter értékét decimálisan
19. Soroljon fel néhány jellemzõt, amit a modemnek adott parancsokkal beállíthatunk!
MODEM PARANCSOK
AT Parancs prefix
A/ Ismételd az utolsó parancsot (pl. Ismételt tárcsázás)
Bn n=0 vagy 1. Protokoll kiválasztása (BELL/CCITT)
D Tárcsázási parancs
P Pulse mód
T Tone mód
, Szünet tárcsázás közben
; Tácsázási parancs végén a modemet parancs üzemmódben tartja.
R Fordított kapcsolat, a hívást kezdeményezõ modem üzemmódba kerül
W A modem tárcsázás közben tárcsahangra vár
Hn Vonali relé H0 esetén a modem lelép a vonalról (on hook, v. hung up) H1 esetén rálép.
In Gyártási kód és memória ellenõrzés
F4 Fax üzemmódra váltás
Ln Hangerõ szabályozás. N=0....3
Mn hangszóró ki-be kapcsolása
O Vonali üzemmód
Qn Eredménykód küldés engedélyezés/tiltás
Sn? Regiszter (n=0...27) tartalmának lekérdezése.
Sn=X X érték írása a regiszterbe
Vn Eredménykód formátum
Xn Eredménykód részletes kiírásának engedélyezése
Y A hosszú szünet: kapcsolat megszakítása.
Zn Reset parancs
+++ Kilépõ parancs vonali üzemmódból parancs üzemmódba.
Pl.:
AT DP 1754568;
OK
A modem használatához a modemet a telefonhálózatba a telefon és a hálózati csatlakozó közé kell kötni. A számítógép a szöveges formájú parancsokat soros vonalon keresztül adja ki a modemnek, a modem parancs üzemmódjában értelmezi azokat, és szintén szöveges, általában "OK" üzenettel válaszolva fogadja el, és esetleg egy eredménykódot is visszaküld.
Minden parancs az AT karaktersorzattal kezdõdik, és ezt követi (betûköz nélkül!!!) a parancs további része. Csupán az AT utána Enter begépelésére a modem OK üzenettel jelzi a kapcsolat meglétét. A legfontosabb parancsok ismertetése egy sorban:
A fenti példa arra utasítja a modemet, hogy a pulzus módot használva hívja fel a 175-4568-as telefonszámot, aminek teljesítését a visszaküldött OK üzenettel jelzi.
20. Mi az MNP eljárás lényege? Mit jelentenek az egyes fokozatai?
A modemek által használt vonalak nem tesznek lehetõvé fizikailag megbízható átvitelt. Ezért meg kellett találni azokat az átviteli hardver és szoftver megoldásokat, ami ezt mégis megbízatóvá teszi.
Az MNP (=Microcom Networking Protocol) egy különleges hibajavító és adattömörítõ eljárás, amely zajos vonalakon is biztosítja a hibátlan adatátvitelt. Az OSI modell hálózati rétegének része, azaz szabványos adatkapcsolatot biztosít a különbözõ eszközök között. Lehet szoftveres és hardveres megoldású. Fokozatai:
MNP1 Aszinkron, bájt-orientált kapcsolatot valósít meg, fél duplex (half duplex) eljárással, ma már nem alkalmazzák. Egy 2400 bit/s sebességû modem ezzel az eljárással 1690 bit/s sebességet tud elérni.
MNP2 Aszinkron teljes (full) duplex átvitelt megvalósító eljárás. A Z80 és Intel 6800 típusú processzorokra dolgozták ki. Nem lassítja az átvitelt, zavart vonalakon az MNP2 egy 2400 bit/s-os modemen valóban eléri ezt a sebességet.
MNP3 Az MNP3 szinkron teljes duplex adatcserét valósít meg. 10 bites adatcsomagokat használ: 1 start-, 8 adat- 1 stopbit. Szinkron átvitelnél nincs start- és stopbit, ami gyorsítja az átvitelt. Az MNP3 már némi tömörítést is eredményez, tehát a modem fizikai sebességénél látszólag gyorsabb az adatátvitel: egy 2400 bit/s-os modem látszólagos sebessége 2600 bit/s lesz.
MNP4 Az MNP4-nél megjelent két új optimalizálási eljárás, amit Adaptive Packet Assembly(tm) és Data Phase Optimization(tm) neveken jegyeztek be. Ezek valamiféle csomag jelleget adtak az átvitelnek. Az egyes adatblokkok átvitele úgynevezett adatkeretekben, azaz csomagokban történik, és a keret tartalmazza a szükséges ellenõrzõ biteket. Szintén kerettel szinkronizálnak és nyugtáznak e rendszerben. Emellett bizonyos adattömörítés is végbemegy, így MNP4 alatt egy 2400 bit/s-os modem 2900 bit/s sebességet tud elérni, ami 20% nyereség.
MNP5 Az MNP5 tovább tökéletesítette az adattömörítést. A valós idejû tömörítés nagy hibája: nem ismeri fel azt, ha az alapinformáció eleve tömörített. Ilyenkor a különbözõ algoritmusokkal kísérletezve erõsen lelassul. A szokásos fájlok esetén egy MNP5-tel mûködõ 2400 bit/s-os modem látszólag 4800 bit/s sebességgel kommunikál.
MNP6 Sajnos nem kompatibilis számos MNP hibakorrekcióval dolgozó modemmel. Az MNP6 félduplex kommunikációt valósít meg, de teljes duplex szolgáltatásokat kapunk tõle. Ezt a Statistical Duplexing nevû eljárással érik el, amely az ellentétes irányú jelfolyamot az egyes keretek között, az adatáramlás szünetében továbbítja.
MNP7 Az MNP7 technológiánál az Enhanced Data Compression eljárást kombinálják az MNP4 szabványos kódolási eljárásával, aminek eredménye a szokásos fájlok továbbításának mintegy 300%-os felgyorsulása.
MNP8 Kimaradt a fejlesztésbõl.
MNP9 Az MNP9 esetében az Enhanced Data Compression eljárást kombinálták a V.32 szerinti kommunikációval, így egy ilyen modem 300%-kal gyorsabb, mint az eredeti CCITT V.32 szerinti modem.
MNP10 Fejlesztés alatt áll. Célja a korábbi eredmények felhasználásával a tömörítési eljárás intelligenssé tétele.
21. Mit takar a karakter- illetve bitorientált átviteli eljárás fogalmak? Mi a szinkron és aszinkron átvitel lényege?
A digitális átvitel során mindig biteket viszünk át, de mivel eleinte szövegátvitelt valósítottak meg, ezért az átvitt információ egysége a bitcsoport volt, amely a szöveg egy karakterét kódolta. Az ilyen, bitcsoportokat átvivõ módszert szokták karakterorientált átviteli eljárás-nak nevezni. Az átvitt információ egysége a karakter, és speciális ún. vezérlõ karakterek biztosítják az átvitel megfelelõ megvalósítását. A hálózati szabványokban, leírásokban a bájt kifejezés helyett az oktet (octet) fogalmát használják, ami egy 8 bites csoportot jelöl.
A hálózatok elterjedésével a szöveges jellegû információk mellett más jellegû információk átvitele is szükségessé vált, sokszor eltérõ szóhosszúságú és adatábrázolású számítógépek között. Ezért a bitcsoportos átvitel helyett a tetszõleges bitszámú üzenetátvitel került elõtérbe, ezek a bitorientált eljárás-ok.
Az átvitel során, mivel az a legtöbbször sorban, bitenként történik, valahogy biztosítani kell az adó és a vevõ szinkronizmusát, azaz azt, hogy pl. a ötödiknek elküldött bitet a vevõ szintén az érkezõ ötödik bitnek érzékelje.
A szinkron átviteli módszer-nél az egyes bitek jellemzõ idõpontjai (kezdetük, közepük és a végük) egy meghatározott alapidõtartam egész számú többszörösére helyezkednek el egymástól. Ez azt jelenti, hogy egy üzenet bitjei szigorú rendben követik egymást. A szinkronizmust egy speciális bitcsoport érzékelése biztosítja. A vevõ ezt érzékelve, már helyesen tudja az ezt követõ biteket vagy bitcsoportokat (karaktereket) értelmezni.
Karakter átviteli módszerek
Az aszinkron karakterorintált eljárások legrégibb módszere a START-STOP átvitel. Ennél a szinkronizmus az adó és a vevõ között csak egy-egy karakter átvitelének idejére korlátozódik. (A televízió technikában is alkalmazott ez a módszer: a soron belüli képpontok helyes megjelenítését a sorszinkron jellel (START jel!) szinkronizált soroszcillátor egy soron belül közel állandó frekvenciája biztosítja.)
22. Melyek a digitális jelek kódolásánál figyelembe veendõ legfontosabb szempontok?
A fizikai vonalon való átvitelnél a bitek ábrázolására több lehetõség is van, amely közül a legegyszerûbb az, mikor minden bitet, értékétõl függõen két feszültségszinttel ábrázoljuk. Szokásos az “1” állapotot MARK-nak, a 0-át SPACE-nek is nevezni. A következõ szempontokat kell figyelembe venni:
Ha a használt kódolás kis sávszélességû (kevés váltást tartalmaz), akkor felhasználásával több információ is átvihetõ egy adott kommunikációs csatornán.
Kicsi legyen a jelek egyenfeszültség összetevõje, mivel a magas DC szintû jelek jobban gyengülnek, így az átviteli távolság csökken.
Legyen elég váltás a jelfeszültségben, hogy az ADÓ és VEVÕ közötti szinkronizáció ezen váltások segítségével, minden külön eszköz, külön vonal nélkül legyen megvalósítható.
A jelek ne legyenek polarizáltak, így kétvezetékes átvitelnél közömbös lehet a bekötés.
23. Mi az NRZ, illetve RZ digitális kódolási módszer lényege?
NRZ - Non Return to Zero - Nullára vissza nem térõ, azaz mindig az a feszültség van a vonalon, amit az ábrázolt bit határoz meg. Ez a leginkább gyakori, "természetes" jelforma.
NRZ kódolás
Ha egy bit 1-es, akkor a feszültség teljes bit idõ alatt H szintû, ha 0-ás, akkor L szintû. Két vagy több egymás utáni 1-es bit esetén a feszültség megszakítás nélkül H-ban marad a megfelelõ ideig, az egyesek között nem tér vissza 0-ra. Nem túl jó megoldás, mert : magas egyenfeszültség összetevõje van (V/2), nagy sávszélességet igényel 0Hz-tõl (ha csak csupa 1-est vagy csupa 0-át tartalmaz a sorozat) az adatátviteli sebesség feléig (ha sorozat: 10101010...). Polarizált jel.
RZ - Return to Zero - Nullára visszatérõ. A nulla a "nyugalmi állapot", 1 bitnél a bitidõ elsõ felében a +V, a második felében a jel visszatér a 0-ra:
RZ kódolás
Az NRZ kódoláshoz képest vannak elõnyei: egyenfeszültség összetevõje csak V/4, ha az adat csupa 1-est tartalmaz, akkor is vannak jelváltások (szinkronizáció). A legrosszabb a sávszélesség igénye: az maga az adatátviteli sebesség (ha az adatfolyam csupa 1-est tartalmaz). Bárkiben felmerülhet, hogy mi a helyzet a sok nullát tartalmazó sorozat esetében, hiszen ekkor sincsenek jelváltások, azaz a szinkronizáció problémás. Ilyen esetben azt a megoldást választják, hogy az adó pl. minden öt egymást követõ nulla után egy 1 értékû bitet szúr be, amit a vevõ automatikusan eltávolít a bitfolyamból.
24. Mi az NRZI, illetve az AMI digitális kódolási módszer lényege?
NRZI - Non Return to Zero Invertive: Nullára nem visszatérõ, "megszakadásos". A 0 bitnek nulla szint felel meg. Az 1 értékû bithez vagy nulla vagy +V szint tartozik a következõ szabály szerint: ha az elõzõ 1-eshez nulla szint tartozott, akkor +V lesz, ha az elõzõ 1-eshez +V tartozott, akkor 0 szint lesz a bithez rendelt feszültség. 0 bitet követõ 1 értékû bit mindig +V feszültségû.
NRZI kódolás
Ez a módszer az NRZ kisebb sávszélességét kombinálja a szinkronizálást biztosító kötelezõ jelváltásokkal, sok nulla esetén itt is használható a bitbeszúrás.
AMI - Alternate Mark Inversion - váltakozó 1 invertálás A módszer nagyon hasonló az RZ módszerhez, de nullára szimmetrikus tápfeszültséget használ, így az egyenfeszültségû összetevõje nulla. Minden 1-es-hez rendelt polaritás az elõzõ 1-eshez rendelt ellentettje, a nulla szint jelöli a 0-át. Természetesen hosszú 0-s sorozatok esetén a szinkronizáció itt is problémás, de a bitbeszúrási módszer itt is használható.
AMI kódolás
- Mi az HDB3, illetve a PE digitális kódolási módszer lényege?
- Mutassa be az ASCII kódrendszert? Hogyan lehet a karaktereit csoportosítani?
- Mutassa be az RS232C soros adatátvitelt! Mi a DCE és DTE?
- Milyen modemvezérlõ jelekkel kommunikál egymással egy modem és egy számítógép?
- Mi az a null-modem?
- Milyen adatokkal jellemezhetõ egy RS232C soros adatátvitel?
- Hogyan mûködik az áramhurkot felhasználó soros adatátvitel?
- Mutassa be, hasonlítsa össze a Az RS-449, -422, -423, és 485-ös szabványokat!
- Hogyan kapcsolhatók össze a terminálok a terminálvezérlõkkel?
- Mi az a polling, körbekérdezés, központ felé haladó körbekérdezés?
- Mi az a koncentrátor illetve a statisztikai multiplexer?
- Mutassa be az X.21 interfészt!
25. Mi az HDB3, illetve a PE digitális kódolási módszer lényege?
HDB3 - High Density Bipolar 3 - Nagy sûrûségû bipoláris 3 - A módszer majdnem az AMI -val azonos, de a kódolásba beépítették a hosszú nulla sorozatok kezelését. Mikor 4 egymás utáni “0” bit következik, az utolsót megváltoztatjuk 000K-ra, ahol K polaritása azonos az elõzõ 1-eshez rendelt polaritással. A két egymás utáni azonos polaritásból a VEVÕ már tudja, hogy a második nem 1-et hanem 0-át jelöl. Így már mindig van hosszabb nulla sorozatoknál is jelváltás, de a jelnek egyenfeszültségû összetevõje keletkezne. Ezt is meg lehet oldani, ha a következõ 0000 sorozat elsõ B bitjét K bitjével azonos polaritásúnak választjuk. Mikor a VEVÕ egy B bitet vesz, azt hiszi, hogy az 1-hez tartozik, de mikor a K bitet is veszi, a B és K azonos polaritása miatt tudni fogja, hogy azok nullákat jelöltek.
HDB3 kódolás
PE - Phase Encode (Manchester) - Manchester kódolás Ennél jel-átmenet, ugrás jelképezi a biteket, de itt az ugrás irányának is jelentõsége van: pl. 0-1 átmenet 1-es bitet, 1-0 átmenet 0-ás bitet jelöl.
PE kódolás
Akkor, amikor több azonos bit követi egymást, akkor a jelnek a két bit között "félidõben" vissza kell térnie az eredeti szintre azért, hogy a következõ bit idején ugyanolyan irányú átmenet következhessen. A jel detektálásakor, visszaállításakor, az alapfrekvenciás, bit értékeket hordozó átmeneteket el kell különíteni a kétszeres frekvenciájú "hamis" átmenetektõl (a mai technikában ez nem okoz nehézséget). Mivel az információt ennél a formánál is jel-átmenetek hordozzák, kiválóan alkalmas mágneses adatrögzítéshez is. Mivel minden bitnél van jelváltás, ezért a szinkronizálás nem okoz problémát. Az egyenfeszültségû összetevõje nulla. A sok elõnyös tulajdonsága mellett az egyetlen hátránya a gyakori jelváltások miatti nagy sávszélessége.26. Mutassa be az ASCII kódrendszert? Hogyan lehet a karaktereit csoportosítani?
Az ASCII rövidítés az American Standard Code for Information Interchange (=Amerikai szabványos kód az információ kölcsönös cseréjére) kifejezés rövidítése. Az ilyen módon kódolt bitcsoportokat ASCII karaktereknek nevezzük. Az ASCII karakterkészlet 128 hétbites, különbözõ kódot tartalmaz, amelyik mindegyike egy egyedi karaktert reprezentál.
Természetesen felmerülhet a kérdés, hogy miért 7, és nem 8 bites kódot választottak, hiszen ekkor 256 különféle kód volna lehetséges (és ez a bájtos tárolási módhoz is illeszkedne). Az ASCII kód ANSI X3.4-1977-es szabványának függelékében szerepel az a megállapítás, hogy minimum 7 bit a legtöbb felhasználásban elegendõ. Ez érthetõ is, mert ha az angol ABC-t tekintjük, annak 26 kis, 26 nagybetûje, az írásjelek (vesszõ, kérdõjel, stb.) valamint a 10 szám együttesen már 64 különféle karaktert jelent, aminek kódolásához már 6 bit szükséges.
Az ANSI szabvány az ASCII karakterkészlet definiálásakor a kódokat két fõ csoportba osztotta: grafikus karakterek és vezérlõ karakterek csoportjába.
Grafikus karakterek alatt a megjeleníthetõ, látható, nyomtatható karaktereket értjük, míg a vezérlõ karakterek, a megjelenítés vezérlésére, formájának kialakítására, valamint az információcsere vezérlésére szolgálnak.
A vezérlõkaraktereket három kategóriába soroljuk: — információcsere vezérlõk, — formátumot befolyásolók — információ elkülönítõk. Az elsõ 32 karakter, és az utolsó DEL karakter tartozik ezekbe a kategóriákba.
Információcsere vezérlõ karakterre példa a 04H kódú EOT karakter, amit annak a jelzésére használnak, hogy a karakterek átvitele befejezõdött és ez a kód jelöli, hogy nincs több átviendõ karakter.
Formátum befolyásoló karakterekkel lehet a karaktersorozat megjelenési formáját befolyásolni. Például az LF (0AH) Line Feed (Soremelés) karakter hatására a karakterek megjelenítése az adott pozícióban, de új sorban folytatódik. Pl. az A,B,C,D,LF,E,F karaktersorozat az
ABCD
EF
formában jelenik meg.
Az információ elkülönítõ karakterek az információ logikai értelemben való elkülönítésére szolgálnak. Ilyen módon lehetséges különbözõ hosszúságú karaktersorozatok — rekordok — átvitele. Ha például három különbözõ hosszúságú rekordot akarunk átvinni, akkor a rekordokat a Rekord Separator (RS) (1EH) karakterrel lehet egymástól elválasztani. A vezérlõkarakterek némelyike a fentiek egyikébe sem sorolható be, ezeket általános vezérlõkaraktereknek nevezzük.
27. Mutassa be az RS232C soros adatátvitelt! Mi a DCE és DTE?
A nagyfokú és széleskörû elterjedése miatt egy számítógép és egy modem, vagy terminál közötti illesztés fizikai rétegének megvalósítása nagyon fontos. Ez teljes duplex, pont-pont típusú összeköttetés kialakítását igényli. Részletesen meg kell határozni a mechanikai-, a villamos-, a funkcionális-, és eljárás interfészeket.
Az ezt megvalósító szabvány megalkotója az Electronic Industries Association elnevezésû, elektronikai gyártókat tömörítõ szakmai szervezet, így az EIA RS-232-C a pontos hivatkozás. Ennek nemzetközi változata a CCITT V.24. ajánlása, amely csak néhány ritkán használt áramkörben tér el. Az ajánlás (Recommended Standard 232 C) az eredeti ajánlás harmadik (“C”) változata.
Mivel személyi számítógépek megjelenésével a benne található soros periféria szabványos illesztõ felületté vált, ezért a soros vonalat széles körben — eredeti funkcióján túlmenõen — kezdték különbözõ perifériális eszközök illesztésére felhasználni.
A szabványleírásban az számítógép és a terminál hivatalos neve:
adatvég-berendezés — DTE (Data Terminal Equipment),
a kapcsolódó modemé
adatáramköri-végberendezés DCE (Data Circuit-Terminating Equipment),
és a köztük zajló kommunikáció az RS-232 soros vonalon folyik.Általánosan fogalmazva egy DCE végzi a kommunikációs közeghez történõ fizikai illesztést, azaz a kétállapotú bináris jeleket átalakítja a közegben átvihetõ fizikai jelekké. A legtöbb gyakorlati esetben a DTE egy terminál, vagy egy számítógép, míg a DCE az analóg telefonhálózathoz kapcsolódó modem.
DTE és DCE egységek kapcsolata
28. Milyen modemvezérlõ jelekkel kommunikál egymással egy modem és egy számítógép?A funkcionális elõírás a 25 ponthoz tartozó vonalakat megjelöli, és leírja azok jelentését. Az alábbi ábrán annak a 9 vonalnak a funkciója látható (a hozzá tartozó kivezetés számmal), amelyeket majdnem mindig megvalósítanak.
- Amikor a számítógépet vagy a terminált bekapcsolják, az aktiválja (MARK-ba állítja) az Adatterminál kész, (Data Terminal Ready) jelet (20).
- Amikor a modemet kapcsolják be, akkor a modem az Adat kész jelet (Data Set Ready) (6) aktiválja.
- Ha a modem vivõjelet érzékel a telefonvonalon, akkor a Vivõérzékelés (Carrier Detect) jelet (8) aktiválja.
- Az Adáskérés (Request to Send) (4) jelzi, hogy a terminál adatot akar küldeni.
- Az Adásra kész (Clear to Send) (5) azt jelenti, hogy a modem felkészült az adatok fogadására.
- Az adatok adása az Adás (Transmit) vonalon (2), vétele a Vétel (Receive) vonalon (3) történik.
DTE-DCE összekötõ vezetékek
29. Mi az a null-modem?
Null-modem: Két DTE összekötése
Mivel majdnem minden számítógépnek van soros vonala, gyakran elõfordul, hogy két számítógépet RS-232-C soros vonalon keresztül kötnek össze. Mivel nem DTE-DCE típusú az összeköttetés, ezért a megoldás egy null-modem-nek nevezett “eszköz” (hiszen csak egy keresztbe kötés), amely az egyik gép adási vonalát a másik gép vételi vonalával köti össze. A legegyszerûbb esetben ez elegendõ, ha azonba a modemvezérlõ vonalakat is használnunk kell, akkor hasonló módon néhány más vonal keresztbekötését is el kell végezni.30. Milyen adatokkal jellemezhetõ egy RS232C soros adatátvitel?
Adatbitek száma: a gyakorlatban 5, 6, 7 vagy 8 bit.
Paritásbit: használunk paritásbitet vagy nem, és ha igen, páros vagy páratlan paritást alkalmazunk.
Stop bitek száma: ez a soros vonalnak a bitcsoport átvitele utáni garantált logikai 1 állapotának az idejét határozza meg, az egy bit átviteléhez szükséges idõvel kifejezve. Hossza 1, 1.5, vagy 2 bit lehet. A legrövidebb az egy bit, és ez biztosítja, hogy a VEVÕ a következõ bitcsoport vételéhez szükséges szinkronizáló START bit indító élének érzékelésére felkészüljön. Két stop bit használata akkor elõnyös, ha valamilyen okból szükséges a vett adatbitek azonnali feldolgozása és az ehhez szükséges hosszabb idõ.
Adatátviteli sebesség (bit/s): Igen fontos adat, mert ez határozza meg alapvetõen az ADÓ és a VEVÕ szinkronizmusát.
31. Hogyan mûködik az áramhurkot felhasználó soros adatátvitel?
Sok esetben a kommunikációban részt vevõ két oldal nem köthetõ össze galvanikusan. Az RS232 szabvány korlátjait nagyobb távolságú átvitel esetében a földvezetékeken átfolyó kiegyenlítõ áramok okozta földhurkok is jelentik.
Ez kiküszöbölhetõ potenciál-leválasztással. Ennek megvalósítására kidolgozott megoldás TTY interfész, közismert nevén a "20mA-es áramhurok". Lényege: az adó és a vevõoldal mindkét irányban egy hurkot alkotó vezeték-párral van összekötve. Az ADÓ 1 állapotként 20 mA-es áramot küld át hurkon amit a VEVÕ érzékel (áramgenerátorosan tápláljuk a hurkot.). Az információt az áram megléte, illetve hiánya hordozza. (1-van áram, 0-nincs áram).
A maximális sebesség 9600 bit/s, a maximálisan áthidalt távolság 1000 m lehet. Ezen távolságon belüli egyszerû, gazdaságos megoldás, fõleg pont-pont összeköttetés esetére.
Az elektronikában elterjedten használt optikai csatolók nagyon egyszerûvé teszik az alkalmazást, teljes duplex átvitelnél oldalanként két-két ilyen optikai csatoló szükséges.
Áraminterfész
32. Mutassa be, hasonlítsa össze a Az RS-449, -422, -423, és 485-ös szabványokat!
Az új, RS-449-nek nevezett szabvány valójában három szabvány eggyé ötvözése. A mechanikai, a funkcionális és az eljárási interfész az RS-449 szabványban, míg a villamos interfész két további szabványban van megadva.
Mindkét villamos szabványnál a jeleket az összekötõ vezeték-pár közötti feszültségkülönbség hordozza, és a vevõk bementén lévõ differenciálerõsítõ fogadja ezeket a jeleket. Mivel a zavart indukáló külsõ villamos zaj hatása mindkét vezetéken megjelenik, ezért a különbségképzésnél ezek hatása kölcsönösen kioltja egymást.
E kettõ közül az egyik az RS-423-A, amely az RS-232-C szabványhoz hasonlít abban, hogy minden áramkörének közös földje van. Ezt a technikát asszimmetrikus átvitelnek (unbalanced transmission) nevezik. A másik villamos interfész az RS-422 ellenben a szimmetrikus átvitelt (balanced transmission) használja, amelyben minden fõ áramkör két, nem közös földû vezetékkel rendelkezik.
Ennek eredményeképpen az RS-422-A egy legfeljebb 60 méter hosszú kábelen 2 Mbit/s-os átviteli sebességet engedélyez, sõt rövidebb távolságokra még ennél nagyobbat is. Ezek a szabványoknál már az egy ADÓ mellett több vevõ is lehet a vonalon, de így átvitel csak szimplex. A pont-pont típusú összeköttetés helyett itt már üzenetszórásos összeköttetés van, és ez az ún. multi-drop kialakítás. Teljes duplex átvitelhez két egység között még egy vezetékpárt kell alkalmazni, ellentétes VEVÕ-ADÓ áramkörökkel. Ez a négyvezetékes átvitel.
A soros adatátviteli RS szabványok
Az egyre intelligensebb összekapcsolt eszközök igénylik a kétirányú kommunikációt. Ezért 1983-ban az EIA egy újabb szabványt jelentett meg, az RS-485-öt. Az RS-422-höz hasonló szimmetrikus átvitelt használja, de a vonal-páron már több ADÓ és több VEVÕ is lehet és közöttük az egy vezeték-páron fél-duplex összeköttetést lehetséges. Természetesen a teljes duplex kommunikációhoz itt is a négyvezetékes kialakítás szükséges.Annak elkerülésére, hogy több ADÓ kezdjen a vonalon adni, az adási jogot az egyik kitüntetett eszköznek, az ún. MASTER-nek kell biztosítani. Ez az eszköz címzett parancsok segítségévek szólítja meg a többi eszközt, a szolgákat (SLAVE), és szólítja fel õket esetleges adásra.
A fent részletezett szabványok leglényegesebb jellemzõit:
| Jellemzõk | RS 232C (V.24) | Áraminterfész | RS 423 (V.10) | RS 422 (V.11) |
| Átvitel | aszimmetrikus | szimmetrikus | aszimmetrikus | szimmetrikus |
| Kábel típus | sodrott érpár | sodrott érpár | koaxiális | sodrott érpár |
| Kábelhossz | 15 m | 300 m | 600 m | 1200 m |
| Adatsebesség (max) | 20 kbit/s | 10 kbit/s | 300 kbit/s | 2 Mbit/s |
| Meghajtó kimeneti szint (terheletlen) | +/- 25 V | 20 mA | +/- 6V | +/- 6V (diff) |
| Meghajtó kimeneti szint (terhelt) | +/- 5...+/- 15V | 20 mA | +/- 3,6 V | +/- 2V (diff) |
| Minimális vételi szint | +/- 3V | 10 mA | +/- 0,2 V | +/-0,2V (diff) |
33. Hogyan kapcsolhatók össze a terminálok a terminálvezérlõkkel?
Sok alkalmazásnál a kapcsolódó kommunikációs vonalak jóval drágábbak a vonalhoz kötött berendezésnél. Sokszor megengedhetõ például, hogy egyetlen kommunikációs vonalon több terminál osztozhasson. A megoldás a terminál vezérlõ (terminal controller) amely a hozzá kapcsolódó terminálcsoporttól érkezõ adatokat egyetlen vonalon továbbítja, valamint fordítva : a vonalról érkezõ adatokat a terminálcsoport felé küldi tovább.
Terminálvezérlõk kapcsolása
A kapcsolódás, amint az ábrán is látható, két módon lehetséges: a terminálok ugyanahhoz a többpontos vonalhoz (multidrop line) csatlakoznak, vagy sugaras elrendezésben az egyes terminálok külön két pont közötti vonalukkal (point-to-point line) kapcsolódnak a vezérlõhöz.34. Mi az a polling, körbekérdezés, központ felé haladó körbekérdezés?
Terminálvezérlõk kapcsolásánál a kérdés, amely azonnal felmerül: mi lesz, ha a terminálokat egyszerre akarják használni?
Nyilvánvalóan valamilyen hozzáférési elvet kell alkalmazni. A hagyományos módszer szerint egy terminál mindaddig nem juthat szóhoz, amíg a vezérlõ meg nem szólítja. E megoldásnak lekérdezés (polling) az általánosan elfogadott neve.
A lekérdezés másként zajlik a többpontú, illetve a kétpontos (csillag-) vezérlõ esetén.
Többpontos esetben két lekérdezési módszer ismeretes. Az elsõben, amelyet körbe-kérdezésnek (roll-call polling) neveznek, a vezérlõ sorban egymás után üzenetet küld minden terminálnak, amelyben megkérdezi, hogy az adott terminálnak van-e mondanivalója. A lekérdezõ üzenet egy helyszíncímet (site address) vagy állomáscímet (station address) tartalmaz, amely a megcímzett terminált azonosítja.
Minden terminál minden lekérdezõ üzenetet vesz, de csak a neki szólóra válaszol. Ha a lekérdezett terminálnak van elküldeni való adata, akkor elküldi. Ha nem, akkor egy speciális "lekérdezés-visszautasítás” (poll reject) üzenetet küld válaszul. A vezérlõk rendszerint ciklikusan végzik a lekérdezést, de egyes esetekben fontos lehet, hogy egyes terminálok egy ciklus alatt többször is szóhoz juthassanak.
Fél-duplex vonalon terminálonként két vonallekérdezésre van szükség: az elsõ a vezérlõ adását, a második a terminál adását engedélyezi. Mivel a mindkét irányú vonallekérdezés ideje akár több száz milliszekundum is lehet, ezért az összes terminál lekérdezése már túl hosszú idõt igényelhet, még akkor is, ha a legtöbb terminálnak nincs üzenete.
E probléma megoldására van egy másik lekérdezési módszer, az ún. központ felé haladó lekérdezést (hub polling). Ekkor a vezérlõ elõször a legtávolabbi terminált kérdezi le. A megcímzett terminál megfordítja a vonali átvitel irányát. Ha van elküldeni való adata, elküldi a vezérlõnek, ha nincs, akkor a szomszédjának egy lekérdezõ üzenetet küld. Ha ez a terminál szintén tétlen, akkor ez is lekérdezõ üzenetet küld (a vezérlõ felé esõ) következõ szomszédjának. A lekérdezés így terminálról terminálra halad elõre addig, amíg a lekérdezés visszaér a vezérlõhöz. E módszer elõnye az, hogy a tétlen terminálok nem okoznak késleltetést, hiszen a felfedésükhöz — a körbekérdezéssel ellentétben — nem kell a vonal irányát folyamatosan cserélgetni. Elõfordul néha, hogy a lekérdezéshez külön mellékcsatornát használnak.
Csillagvezérlõ esetén valójában nem is lenne szükség lekérdezésre. Ennek ellenére a körbekérdezést gyakran használják ilyen esetekben is azért, hogy a mesterállomás szép sorban kérhesse be az adatokat. Az itt használt lekérdezõ üzenetek különböznek a többpontú vezérlõnél alkalmazottól, ugyanis a terminálok csak a nekik szóló üzeneteket veszik, vagyis nincsen szükség címekre.
35. Mi az a koncentrátor illetve a statisztikai multiplexer?
A terminálvezérlõknek mûködésmódjuk alapján két csoportjuk van: multiplexerek és koncentrátorok. A multiplexer olyan eszköz, amely a kapcsolódó terminálok üzeneteit elõre megadott sorrend szerinti egy adott idõtartamig (idõrés) veszi, és azokat ugyanabban a sorrendben a kimenõ vonalon továbbítja. Induláskor a multiplexer és a számítógép felszinkronizálják önmagukat. Mivel minden egyes kimeneti idõrés egy meghatározott bemeneti vonalhoz van hozzárendelve, ezért nincs szükség a bemeneti vonalak sorszámának továbbítására.
Ha nincs adat, akkor álkaraktereket kell használni. Nincs lehetõség az idõrések átugrására, mivel a vételi oldal a beérkezõ karakterek pozíciójából tudja azt, hogy melyik karakter melyik terminálról jött.
Ha a tényleges forgalom kicsi, akkor a kimenõ vonalon levõ kimeneti idõrések zöme veszendõbe megy. Ezért gyakran lehetséges olyan kimeneti vonalat használni, amelynek kapacitása kisebb, mint a bemeneti vonalak kapacitásainak összege. Az ezt megvalósító eszköz a koncentrátor. Ilyenkor a terminálok csak valódi adatot küldenek, álkaraktereket nem, de a karakterek származási helyét azonosítani kell. Például úgy, minden karakter kettõzött : egyik a terminál száma a másik a tényleges karakter. Az ilyen elven mûködõ koncentrátorokat, szemben a valódi (szinkron) multiplexerekkel, statisztikai multiplexereknek (statistical multiplexer) nevezik.
36. Mutassa be az X.21 interfészt!
X.21 interfész
Az X.21 digitális interfész jelei
A CCITT egy digitális interfész ajánlást adott ki 1976-ban, az X.21-et. Ez az ajánlás a felhasználói számítógép, (DTE), és a hálózathoz kapcsolódó készülék, (DCE) közötti hívásokat, valamint az azok kiadásához és törléséhez szükséges jelcseréket rögzíti.Az X.21 által definiált 8 vezeték irányát elnevezését és jelentését a fenti ábra tartalmazza.
Az alkalmazott csatlakozó 15 pontos, de nincs mindegyik kihasználva. A DTE a T és C vonalakat használja az adat- és vezérlõinformációk cseréjére. (A C vonal a telefonok on-hook/off hook (kagyló helyén / felvéve) jelével analóg.) A DCE az R és az I vonalakat használja az adatok, ill. a vezérlõadatok számára. Az S vonalon a DCE olyan idõzítési információkat tartalmazó bitfolyamot küld a DCE-nek, amelybõl az egyes bitintervallumok kezdete és vége megállapítható. A szolgáltató választásától függõen létezhet egy B vonal is, amely bitek 8-bites keretekké való összefogására használható. Ha ez az opció él, akkor a DTE-nek és a DCE-nek minden karaktert egy kerethatáron kell kezdenie.
Ha az opció nem él, akkor a DTE-nek és a DCE-nek is minden vezérlõszekvenciát legalább két SYN-karakterrel kell kezdenie, azért, hogy a másik fél felismerhesse a kerethatárokat. A tény azonban az, hogy a vezérlõszekvenciák elõtt akkor is el kell küldeni a két SYN-t, ha érvényben van a bájt-idõzítési opció, ugyanis csak így tartható fenn a kompatibilitás azokkal a hálózatokkal, amelyekben nem létezik ez az opció. Bár az X.21 hosszú és bonyolult dokumentumokra hivatkozik, de a következõ egyszerû példa elég jól illusztrálja fõ jellemzõit. Ebben a példában bemutatjuk, hogy egy DTE hogyan kapcsolódik egy távoli DCE-hez, és hogyan bontja le a kapcsolatot, amikor befejezte, hasonlóan egy közönséges telefonbeszélgetéshez.
Ütem
|
C vonal
|
I vonal
|
Esemény
|
DTE küldi T-n
|
DCE küldi R-n
|
0
|
Off
|
Off
|
Nincs kapcsolat
|
T=magas
|
R=magas
|
1
|
On
|
Off
|
DTE felveszi a kagylót
|
T=alacsony
| |
2
|
On
|
Off
|
DTE vonalhangot ad
|
R=’+++...+’
| |
3
|
On
|
Off
|
DTE tárcsáz
|
T=cím
| |
4
|
On
|
Off
|
Cseng a távoli telefon
|
R=hívás
| |
5
|
On
|
On
|
Felveszik
|
R=magas
| |
6
|
On
|
On
|
Beszélgetés (adatátvitel)
|
T=adatok
|
R=adatok
|
7
|
Off
|
On
|
DTE elköszön
|
T=alacsony
| |
8
|
Off
|
Off
|
DCE is
|
R=alacsony
| |
9
|
Off
|
Off
|
DCE leteszi
|
R=magas
| |
10
|
Off
|
Off
|
DTE is
|
T=magas
|
Amikor a vonal tétlen (azaz nincs rajta hívás), akkor mind a négy vonal 1-be van állítva. A C és I vonalakra való hivatkozásnál (a CCITT szerint) a logikai egyet Off-nak, a nullát On-nak hívjuk. Ha a DTE hívást kíván feladni, akkor T-t 0-ba és C-t On-ba helyezi, ami megfelel annak, mint amikor egy személy felveszi a kagylót, hogy felhívjon valakit.
Amikor a DCE a hívásfogadásra kész, akkor ASCII “+” karaktereket kezd el küldeni az R vonalon, jelezve ezzel a DTE-nek, hogy elkezdheti a "tárcsázást". A DTE számok "tárcsázását" a távoli DTE címének bitenkénti elküldésével végzi. A címet ASCII karakterek sorozataként bitenként a T vonalon küldi el. Ezután a DCE ún. hívás-folyamatban jeleket (call progress signals) küld a DTE-nek, hogy informálja a hívás eredményérõl. A hívásfolyamatban a jeleket a CCITT X.96 ajánlása definiálja. Kétjegyû számokból állnak, amelyek közül az elsõ az eredmény általános osztályát, míg a második a részleteket adja meg. Az általános osztályok a következõk :
- a hívás érvényre jutott, próbáld újra (pl. a szám foglalt),
- a hívás nem sikerült és valószínûleg a következõ alkalommal sem fog sikerülni (pl. a hozzáférés gátolt, a távoli DTE nem mûködik, a DTE-k inkompatibilisek),
- rövid idejû hálózati torlódás,
- hosszú idejû hálózati torlódás.
Ezen a ponton kialakult már a duplex összeköttetés, és mindkét oldal szabadon küldhet. C vonalának Off-ba állításával bármelyik DTE kezdeményezheti a kapcsolatbontást. Miután ezt megtette több adatot már maga nem küldhet, de venni még vehet mindaddig, amíg a túloldali DTE küld neki. A 7. ütemben a kezdeményezõ DTE köszön el elõször. Helyi DCE-je ezt I vonalának Off-ba állításával nyugtázza. Amikor a távoli DTE szintén Off-ba állítja a C vonalát, akkor a kezdeményezõ oldal DCE-je az R vonalat 1-be teszi. Végül a DTE nyugtázásként T- 1-be helyezi, majd az interfész új hívásra várakozva tétlen állapotba kerül.
Bejövõ híváskor a kimenõ hívással analóg eljárás zajlik. Ha egyszerre fordulna elõ egy kimenõ és egy bemenõ hívás, akkor a bemenõ hívás törlõdik, és csak a kimenõ hívás jut érvényre. A jelenséget egyébként hívásütközésnek (call collision) nevezik. A CCITT ezt a döntést azért hozta, mert az ütközés idõpontjában lehetnek már olyan DTE-k, amelyek addigra már kiosztották (allokálták) az erõforrásokat a kimenõ hívás számára, így azok újrakiosztásához már túl késõ van.
Mi az ISDN? Milyen szolgáltatásai vannak?
Mi az a bitcsõ, hálózati végzõdés? Milyen referenciapontok vannak a különféle eszközök között?
Mutassa be a digitális telefonközpont (PBX) mûködési elvét!
Milyen részekbõl áll egy ISDN interfész? Milyen keretformátumot használ?
Mi az ATM? Mi az alapgondolata?
Mutassa be a GPIB (IEC625) párhuzamos adatátvitelt!
Mi a mester-szolga és az adó-vevõ szerepek közötti különbség I2C busz esetén?
Rajzolja fel és magyarázza el az I2C busz mûködését!
Hogyan történik egy bit átvitele az I2C buszon?
Hogyan történik egy bájt átvitele az I2C buszon?
Mi jelzi egy átvitel kezdetét és végét az I2C buszon?
Magyarázza el az egyvezetékes busz mûködését!
37. Mi az ISDN? Milyen szolgáltatásai vannak?
ISDN - integrált szolgáltatású digitális hálózat
Már többször utaltunk rá, hogy a klasszikus távbeszélõ rendszereket analóg hangátviteli célokra tervezték, és nem alkalmasak modern digitális távközlési igények kielégítésére (adat-, fax- vagy video-átvitelre). Az új digitális rendszerek elsõdleges célja az, hogy integrálja a hang- és nem hang jelû átviteli szolgáltatásokat. Elnevezésük: ISDN (Integrated Services Digital Network — integrált szolgáltatású digitális hálózat).
Kezdetben az analóg (hang-) átviteli távbeszélõrendszerek, a nyilvános kapcsolt hálózatok, a kapcsolás felépítésére szolgáló vezérlõinformációikat az ún. jelzéseket ugyanabban a 4 kHz-es csatornában vitték át, mint amelyben az emberi hangot. Ennek a megoldásnak: közös telefonvonalon vinni a hangot, a jelzéseket és modemek segítségével adatátviteli célokra is felhasználni, nyilvánvalóan sok hátránya van.
Az AT&T cég 1976-ban egy csomagkapcsoló hálózatot épített és helyezett üzembe, amely a fõ nyilvános kapcsolt hálózattól elkülönülve mûködött. Ezt a hálózatot CCIS-nek nevezték (Common Channel Interoffice Signaling - közös csatornás központi jelzésmód). 2.4 kbit/s-os sebességgel mûködött és úgy tervezték, hogy a jelzésforgalom az átvivõ-sávon kívülre kerüljön. Így az analóg összeköttetések kezelése egy különálló csomagkapcsolt hálózaton keresztül valósult meg, amelyhez a felhasználók nem férhettek hozzá.
A telefonrendszerek így valójában három különbözõ komponensbõl álltak: az analóg nyilvános kapcsolt hálózatból, amely a hangátvitelre szolgál, a CCIS hálózatból, amely a hangátviteli hálózatot vezérli, valamint a csomagkapcsoló hálózatból, amelyek az adatátviteli feladatokat végzi. Az ISDN fejlesztésekor elõször a felhasználó/ISDN interfészt határozták meg.
Következõ lépésként az akkori végközpontoknak olyan ISDN központokkal való helyettesítését kellett elvégezni, amelyek támogatják az ISDN interfészt. Végül, a jelenben az átvitelt és kapcsolóhálózatokat az integrált hálózat váltotta fel.
Az ISDN szolgáltatásai
A legalapvetõbb szolgáltatás továbbra is a hangtovábbítás, de számos új tulajdonsággal kiegészítve. Az ISDN telefonokon több azonnali hívásfelépítésre alkalmas gombokat helyezhetünk el, amelyekkel a világ bármelyik telefonját el lehet érni. A telefonok a kicsöngés ideje alatt a hívó telefonszámát, nevét és címét is kijelezhetik. E sajátosság kifinomultabb változata szerint a telefonkészülék egy számítógéphez is hozzákapcsolódik azért, hogy egy bejövõ híváskor a hívó adatrekordja képernyõn megjeleníthetõ legyen.
További korszerû hangátviteli szolgáltatások: világméretû konferenciahívások lebonyolítása (kettõnél több partner között). A beszéd-digitalizálási technikák lehetõvé teszik a hívó számára azt is, hogy a foglalt jelzés vagy a hosszú idejû kicsöngés után üzenetet (hangposta) hagyjon. Az ISDN adatátviteli szolgáltatásai által a felhasználók ISDN termináljaikkal, ill. számítógépeikkel a világ bármelyik másik ilyen gépéhez hozzákapcsolódhatnak.
Egy másik fontos adatátviteli sajátosság az, hogy zárt felhasználói csoportok alakíthatók ki, ami magánhálózatok létrehozását teszi lehetõvé. Egy csoport tagjai csak a csoport más tagjait hívhatják, és kívülrõl sem jöhet be semmiféle hívás (csak szigorúan ellenõrzött módon). Az ISDN várhatóan széles körben elterjedõ új szolgálata a videotex, amely egy távoli adatbázis terminálon keresztüli interaktív elérését teszi lehetõvé a felhasználó számára. (Áru kiválasztása és megvásárlása telefonon keresztül.) Egy másik, várhatóan népszerûvé váló ISDN szolgáltatás a teletex, amely valójában házi és üzleti célokra átalakított elektronikus levelezési szolgálat.
Számos esetben kézzel aláírt szerzõdések, ábrák, grafikonok, fénymásolatok, illusztrációk és egyéb grafikus anyagok átvitele válhat szükségessé. Ehhez egy másik ISDN szolgálatot célszerû igénybe venni, a Csoport 4 módban mûködõ faxot, amely a képeket elektronikusan letapogatja és digitalizálja. Kialakíthatók távmérési (telemetry) vagy riasztó (alarm) szolgáltatások is ISDN szolgálat segítségével.
38. Mi az a bitcsõ, hálózati végzõdés? Milyen referenciapontok vannak a különféle eszközök között?
Az ISDN alapkoncepciója az ún. digitális bitcsõ (digital bit pipe). Ezen — a felhasználó és a szolgáltató között húzódó képzeletbeli csövön — áramlanak mindkét irányban az információt szállító bitek. A bitfolyam idõosztásos multiplexelésével a digitális bitcsõ támogathatja a bitcsõ több független csatornára való felosztását. Két alapvetõ bitcsõ szabványt fejlesztettek ki: egy kisebb adatátviteli sebességût magán célokra, és egy üzleti célokra tervezett nagyobb sebességût, amely több csatornát támogat.
A szolgáltató a felhasználói helyszínen elhelyez egy hálózati végzõdést, amelynek a neve NT1 (Network Termination 1), amelyet ezután ugyanazzal a sodrott érpárral, amellyel a felhasználó telefonja a végközponthoz volt kötve, egy ISDN központhoz köti. Az NT1 dobozán lévõ csatlakozóba egy passzív sínkábel illeszthetõ be. A kábelhez nyolc eszköz — ISDN telefonok, terminálok, riasztók, és egyéb más berendezések — csatlakoztatható.
Ténylegesen azonban az NT1 doboz hálózati adminisztráció készítésére, helyi és távolsági hurok tesztelésére, hálózatfenntartásra és teljesítményfigyelésre alkalmas elektronikát is tartalmaz. A passzív sínen lévõ összes eszköznek címezhetõnek kell lennie, azaz egyedi címmel kell rendelkeznie. Az NT1-ben lévõ sínhozzáférés vezérlõ, ha egyszerre több eszköz is sínre akar kapcsolódni, akkor a versenyhelyzetet fel tudja oldani.
Nagyobb vállalatok számára az alábbi ábrán látható konfigurációt alkalmazák. Ebben a modellben az NT1-el összekötve egy 2-es típusú hálózatvégzõdést, egy NT2-t (Network Termination 2) is találunk. A modellben az NT2-t egy digitális telefon alközpont, a PBX (Private Branch eXchange) testesíti meg, ez nyújtja a telefonok, terminálok és egyéb berendezések számára a valódi interfészt.
A vállalaton belüli telefonok a PBX-en belül zajlanak le anélkül, hogy a szolgáltató ISDN központja errõl tudomást szerezne. Egy ISDN PBX közvetlen interfészt biztosít az ISDN termináloknak és telefonoknak. Egy nem-ISDN eszköz, igy pl. RS-232-C terminál illesztése érdekében a felhasználó egy vagy több termináladaptert alkalmazhat, mely a terminál felé RS-232-C, a PBX felé ISDN interfészt mutat.
A CCITT négy referenciapontot határozott meg a különbözõ eszközök között: R, S, T, és U.
Az U referenciapont a szolgáltatói hivatalban lévõ ISDN központ és az NT1 közötti összeköttetést jelenti. Ez jelenleg kétvezetékes sodrott érpár, de a jövõben optikai szálra cserélhetõ.
A T referenciapont az, amit a csatlakozó az NT1-en a felhasználónak biztosít.
Az S referenciapont az ISDN PBX és az ISDN terminálok közti interfész.
Az R referenciapont a terminál adapterek és a nem-ISDN terminálok közötti összeköttetés.
Az R-nél nagyon sokféle interfész található. A gazdaságosság az NT1 és NT2 egy egységbe integrálását követeli. Ezeket a módosított PBX-eket NT12 eszközöknek nevezik. Az NT1 elõnye viszont az, hogy a felhasználó elõl eltakarja az elõfizetõi hurkok technológiájában esetlegesen elõforduló változásokat. Ha végül is megvalósul majd az áttérés az optikai szálakra, akkor az NT1-ek új környezetbe való illesztése sokkal egyszerûbb, mint a PBX-ek illesztése vagy esetleges kicserélése. Egy másik ellentmondás az S referenciapont körül alakulhat ki. Emiatt az egyes országokban különbözõ, egymással inkompatibilis ISDN rendszereket fedezhetünk fel.
39. Mutassa be a digitális telefonközpont (PBX) mûködési elvét!
A telefonnal kapcsolatos részben már foglalkoztunk az alközpontokkal, amit most digitális adatátviteli vonatkozásai miatt ismét sorra kerül. A PBX-ek feladata az elõfizetõi hívások kapcsolása, amely kezdetben kézzel, a késõbbiekben automatikusan, (rotary, crossbar kapcsolás) történt. A modern PBX, amelyet PABX-nek (Private Automatic Branch eXchange - automatikus kapcsolású alközpont) vagy CBX2-nek (Computerized Branch eXchange - számítógép-vezérelt alközpont) is neveznek, már egy harmadik generációs rendszer.
Digitális PBX felépítése
A PBX központi része egy áramkörkapcsoló, amelybe modulok illeszthetõk. Minden modulkártya egy adott típusú eszköz számára biztosít kapcsolódási felületetet, kimenetén mindig egy ISDN bitfolyamot elõállítva. A vezérlõegység egy általános célú számítógép. A vezérlõegység összegyûjti a hívott szám számjegyeit, majd a kapcsolót a hívó és a hívott berendezések közötti kapcsolat létrehozására utasítja. Kétféle típusú kapcsoló van. Az egyik a mátrix alakban elrendezett keresztezõdéses kapcsoló (crosspoint switch). Ennek mechanikus megfelelõje a crossbar kapcsoló. A metszéspontokban a kimenõ és bemenõ vonalakat félvezetõ-kapcsolók köthetik össze.
A keresztezõdéses (mátrix) kapcsoló
Idõosztásos kapcsoló
A másik megvalósítási forma a fenti ábrán látható idõosztásos kapcsoló (time division switch). Az idõosztásos kapcsoló az n darab bemeneti vonalat sorban egymás után letapogatja, és egy n (idõ)résbõl álló bemeneti keretet állít össze. Minden egyes rés k bitbõl áll. Az idõosztásos kapcsoló legfontosabb eleme az idõréscserélõ (time slot interchanger), amely idõréseket tartalmazó bemeneti kereteket fogad, és ugyancsak idõréseket tartalmazó kimeneti kereteket állít elõ.
40. Milyen részekbõl áll egy ISDN interfész? Milyen keretformátumot használ?
Az ISDN célja, hogy a felhasználó számára egy digitális bitcsövet biztosítson, akár a T, akár az S referenciaponton keresztül. Új típusú csatlakozót definiál, aminek nyolc érintkezõje (tûje) van. Ebbõl kettõ adás és adási föld, további kettõ vétel és vételi föld számára van kijelölve. A maradék négy közül kettõ a terminálok NT1, ill. NT2 általi tápfeszültség ellátásra, míg kettõ ennek fordítottjára használatos. A szimmetrikus átviteli módnak a következtében az ISDN kábel 1km hosszú lehet és jó zajtûrõ képességgel rendelkezik. A bitcsõben több csatorna is kialakítható, amelyek közül az eddig szabványosított csatornatípusok:
A
4 kHz-es analóg telefoncsatorna
B
64 kbit/s-os PCM csatorna hang és adatátviteli célokra
C
8 vagy 16 kbit/s-os digitális csatorna
D
16 vagy 64 kbit/s-os digitális csatorna, a sávon kívüli jelzésre
E
64 kbit/s-os digitális csatorna, a sávon belüli jelzésre
H
384, 1536, ill. 1920 kbit/s-os digitális csatorna
A szabványosításnak nem szándéka, hogy a digitális bitcsövön a csatornák tetszõleges kombinációja létezzen. Eddig három kombinációt szabványosítottak (1994):
1) Alapsebesség: 2B + 1D
2) Primer sebesség: 23B + 1D (U.S. és Japán) vagy 30B + 1D (Európa)
3) Hibrid: 1A + 1C
ISDN bitcsövek
Az alapsebességû D-csatorna 16 kbit/s-os. Híváskéréseket az ezen elküldött üzenetek segítségével lehet kiadni.
Egy tipikus híváskérési üzenet kijelöli a használandó B csatornát, és megadja a hívandó ISDN telefonszámot, és esetleg egyéb opciókat ( pl. “R” hívás ) is tartalmaz. A D-csatorna további három logikai alcsatornára van felosztva: az s alcsatornára, amely jelzési célokra szolgál ( pl. hívás-felépítés ), a t alcsatornára, amelyen telemetriás eszközöket ( pl. füstérzékelõk ) használhatnak, és p alcsatornára, amely kis adatátviteli sebességen adatcsomagok átvitelére alkalmas.
A primer sebességû interfészt a T referenciapontoknál való használatra, PBX-el rendelkezõ üzleti vállalkozások számára tervezték. A 23B + 1D választás lehetõvé teszi, hogy egy ISDN keret kényelmesen illeszkedjen az AT&T T1 rendszeréhez. A 30B + 1D választás pedig a CCITT 2,048 Mbit/s-os rendszeréhez való illeszkedést teszi lehetõvé.
Az alábbi ábrán azt a fizikai rétegbeli keretformátumot láthatjuk, amely alapsebességû NT1-tõl vagy NT2-tõl a TE1 felé irányuló forgalom esetén érvényes. A keret 48 bitbõl áll, az adatbitek száma 36. A keret elküldéséhez 250 µsec szükséges, ami 144 kbit/s-os adatátviteli sebességet jelent, de ha a nem adatbiteket is számítjuk, akkor az átviteli sebesség 192 kbit/s-ra emelkedik.
Az ISDN keretformátum
Fontos tudnunk azt, hogy a felhasználói adat csupán egy nyers bitfolyam. Nincs hibaellenõrzés, nincs ellenõrzõösszeg, nincs redundancia, nincs nyugtázás és nincs újraadás sem. Ha hiba történik akkor azt a felsõbb rétegeknek kell javítania. Az ISDN semmi mást nem tesz, mint a B csatornák (és kisebb mértékben a D-csatorna) segítségével a felhasználónak nyers bitfolyamot biztosít.
41. Mi az ATM? Mi az alapgondolata?
ATM - Asychronous Transfer Mode
Az ISDN továbbfejlesztésében nagy szerepet fog játszani, egy olyan átviteli módszer alkalmazása, amely figyelembe veszi az információforrások különbözõségét. A jelenlegi információátviteli rendszerek olyan protokollokat, adatátviteli módszereket használnak, amely az adott típusú információ átviteléhez fejlesztettek ki. Ezért más típusú információ átvitele ilyen csatornán keresztül rossz nem hatékony csatorna kihasználást okoz. (Például a telefonvonalak tervezésénél csak az emberi beszéd 4 kHz-es sávszélességét vették alapul, nem gondoltak nagysebességû adatátvitel megvalósítására.
Az alkalmazások alapvetõen kétféle digitális átvitelt igényelnek:
állandó bitsebességet biztosítót (CBR - Constant Bit Rate), Ilyen például a digitális 64 kbit/s-os telefon, telefax,TV átvitel.
változó bitsebességet biztosítót (VBR - Variable Bit Rate). változó sadatátviteli sebességet igényel az interaktív szöveg és képátvitel. Ilyenkor sokszor lökésszerûen egy állandó bitsebességû átvitel zajlik, amit hosszabb szünet követ. Video átvitelnél is elegendõ csak a kép teljes változásakor átvinni a képet, közben csak a változásokat.
Az ATM-et, ez utóbbi VBR típusú adatátvitelre tervezték. Ezeket a követelményeket kielégítendõ, az ATM aszinkron idõosztásos multiplex adatátvitelt használ, viszonylag kis méretû csomagokkal.
A csomagok 53 oktet (oktet=8 bit) hosszúak, ebbõl mindössze 5 oktet a fejléc és 48 oktet az információ. A fejrész tartalmazza a csomagot vivõ virtuális kapcsolat adatait. Az információs mezõ rövid, így a pufferek a kezelõ pufferek méretei kicsik lehetnek.
Az elérhetõ adatátviteli sebesség nagyobb 1 Gbit/s-nál, jellegénél fogva ISDN kommunikáció átvitelére alkalmas.
42. Mutassa be a GPIB (IEC625) párhuzamos adatátvitelt!
Bájt-soros bitpárhuzamos adatátvitel (GPIB)
Nagyon sok esetben kell mérõkészülékeket vezérelni, mérési eredményeiket feldolgozni, készülékek együttmûködésének biztosításával mérõrendszereket kialakítani. Mivel ilyen esetekben általában laboratóriumon belüli, nem nagy távolságokról van szó, ezért célszerû a párhuzamos adatátvitel elõnyeit kihasználni.
Az IEC 625 ajánlásában egy általános célú csatlakozó rendszer leírását specifikálta, amely elsõsorban automatikus mérõrendszerek készülékeinek összekapcsolásra szolgál, és biztosítja az összekapcsolt eszközök közötti kommunikációt.
Az IEC 625 ajánlás célkitûzései
Gyártó független nyitott kommunikációs rendszer
Eltérõ képességû készülékek összekapcsolhatóságának megvalósítása
Minél egyszerûbb, egységesebb kódrendszer kialakítása
A kommunikáció üzenetek formájában zajlik:
Interfész üzenetek: a rendszer mûködését koordinálják
Készülékfüggõ üzenetek: az összekapcsolt berendezések üzemmódját befolyásolják.
Alapvetõ sajátosságok:
· Kiépíthetõség: maximum 15 készülék, melyek egymástól legfeljebb 20 m-re lehetnek
· Adatátvitel: maximum 1 Mbit/s, az adatkeretek rövidek (10-20 karakter)
· Mechanikai elõírások: Speciális 25 pólusú csatlakozó
· Villamos elõírások: Meghajtó és vevõáramköröknek a TTL specifikációt kell teljesíteni
Az összekapcsolt készülékek kommunikációs státusza háromféle lehet:
· Beszélõ (talker): Egyszerre csak egy beszélõ lehet aktív. Beszélõ státuszban egy készülék készülékfüggõ adatokat továbbíthat a buszon.
· Hallgató (listener): Címzett állapotában egy hallgató készülék készülékfüggõ üzeneteket vehet.
· Vezérlõ: Gondoskodik a beszélõ és hallgató címek kiosztásáról.
Funkcionális elõírások:
A buszra kapcsolt rendszer minden elemének funkciójától függõen lehet beszélõ, illetve hallgató címe mely õt adott minõségében egyértelmûen azonosítja. Közös hallgató címe lehet az azonos információkat igénylõ berendezéseknek, de beszélõ cím csak egyedi lehet. Általában minden mérési összeállítás tartalmaz egy vezérlõ készüléket amely koordinálja a kommunikációt.
A rendszer felépítése: A rendszer minden készüléke rendelkezik buszillesztõ egységgel a buszrendszer felépítése:
· 8 adatvezeték
· 3 vezérlõ vezeték
· 5 kiegészítõ vezérlõ vezeték
IEC 625 interfész kialakítása
Az egyes jelvezetékek szerepe:
· DIO1..DIO8 (Data I/O): üzentek továbbítása, (cím, program, eredmény, utasítás)
· DAV (Data Valid): a jelforrás jelzi, érvényes adat van a buszon
· NRFD (Not Ready for Data): hallgató jelzi vételkészségét
· NDAC (No Data Accepted): hallgató készülék jelzi az elfogadást
· IFC (Interface Clear): valamennyi készülék alapállapotba állítása
· ATN (Attention): cím, üzenet, címzett parancs, elválasztása a készülékfüggõ üzenettõl
· SRQ (Service Request): a vezérlõtõl kérhetõ az éppen folyó mûvelet megszakítása
· REN (Remote Enable): a vezérlõ jelzi, hogy üzenete távvezérlésre állít egy készüléket
· EOI (End or Identify): üzenet utolsó elemének jelzése, vagy vezérlõ általi lekérdezés
IEC 625 interfész handshake
A Paralell Poll (PP) üzemmód lehetõvé teszi egy készüléknek, hogy nem beszélõ státuszban állapotüzenetet küldjön a vezérlõnek. A Serial Poll (SP) üzemmód lehetõvé teszi, hogy SRQ segítségével állapotüzenetet küldjenek a vezérlõnek.
A fenti ábrán látható idõdiagramon végigkövethetõ az adatátvitel handshake folyamata. Mivel a rendszer elemei eltérõ sebességûek ezért a buszsebesség a vezérlõjelek segítségével mindig a leglassabb készülékhez igazodik.
43. Mi a mester-szolga és az adó-vevõ szerepek közötti különbség I2C busz esetén?
minden egység lehet Adó ill Vevõ. Ezen felül megkülönböztetünk Master és Slave eszközöket. Így összesen két funkció és két szerep különböztethetõ meg:
A funkciók:
TRX = Transmitter (adó): Az egység amelyik adatot küld a buszra.
RCV = Recevier (vevõ): Az egység amelyik adatot fogad a buszról.
A szerepek:
MST = Master (mester): Az egység amelyik kezdeményezi az átvitelt, az átvitelhez az órajelet generálja, és be is fejezi az átvitelt.
SLV = Slave (szolga): A mester által megcímzett egység.
Egy mikrokontroller I2C egysége mindegyik szerepre és funkcióra képes. Természetesen ha ez az egység vezérli a perifériákat (és a gyakorlatban ez a leggyakoribb eset), akkor szerepe: mester és a perifériák a szolgák.
44. Rajzolja fel és magyarázza el az I2C busz mûködését!
Az I2C, Inter IC azaz IC-k közötti busz. Az I2C busz nagybonyolultságú integrált áramkörök közötti soros információcserét biztosító, azt fizikailag három vezetékkel megvalósító sínrendszer. Az átviteli félduplex módon történik, sebessége kb. 100-400 kbit/s-ig növelhetõ. Az ilyen buszt tartalmazó nagybonyolultságú integrált áramkörök egymással könnyen, kevés vezetékkel tudnak sorosan kommunikálni. A kommunikáció kétirányú adatvonalon (SDA=Serial Data) keresztül történik, és egy külön órajel (SCL=Serial Clock) szinkronizálja az adatvezetéken az adatokat.
A busz elvi felépítése az alábbi ábrán látható.
A tranzisztorok kikapcsolt állapotában a felhúzó ellenállás miatt, a vonalak magas állapotban vannak. Ez az alaphelyzet. Ha bármelyik tranzisztort bekapcsoljuk, az a vezetéket a földre kapcsolja, így nulla állapotú. Ezt a megoldást az elektronikában huzalozott vagy kapcsolatnak hívják.
A vezérlési elvbõl következik, hogy mindig csak egy egység vezérelheti az adott vezetéket, a többi egység a tranzisztorát nem kapcsolhatja be. Az eddig tárgyalt adás mellett minden egység képes a vonalon lévõ adatokat is venni egy erõsítõn keresztül.
I2C kommunikáció elve
Még egy érdekes megállapítás: egy egység el tudja dönteni hogy a vezetéket más nem vezérli-e. Ha ugyanis az adatokat a vezetékre kapcsolja, a saját vevõerõsítõjén ugyanazt az adatot kell vennie, mint amit kiküldött. Ha ez nem teljesül, valamelyik másik egység is “piszkálja” a vonalat, azaz a buszfoglaltság azonosítható.
45. Hogyan történik egy bit átvitele az I2C buszon?
Az átvitel bit szinten a következõ: az eredetileg magas szinten lévõ SDA vonalra kerül a 0 vagy 1 értéknek megfelelõ feszültségszint. Az SCL vonal magas szintje alatt érvényes az adat. Az adat csak az SCL vonal alacsony szintje alatt változhat.
Bit átvitel, START és STOP feltétel az I2C buszon
A busz aktív és inaktív állapotát a START és STOP feltételekkel tudjuk definiálni.
START feltétel akkor lép fel és a busz aktív lesz amikor SCL magas állapotában az SDA vonalon egy H-L átmenet van.
STOP feltétel akkor lép fel, amikor SCL magas állapotában az SDA vonalon egy L-H átmenet van.
A START és STOP állapotokat csak a mester generálhatja. A busz aktív a START és STOP állapot között. Ezután válik a busz szabaddá.
46. Hogyan történik egy bájt átvitele az I2C buszon?
Az SDA vonalon sorosan átvitt adat mindegyike 1 bájt = 8 bit hosszúságú. Az átvitt bájtok száma nincs korlátozva. Az adónak a vevõ minden bájt vételét egy L szintû nyugtázó (ACK = acknowledge) bit küldésével igazolja. Az ehhez szükséges órajelet a mester generálja, az adó az SDA vonalat elengedi. A vevõnek ekkor az ACK generáláshoz le kell húznia az SDA vonalat. Az átvitel a legmagasabb helyiértékû (MSB) bittel kezdõdik.
Az adatbiteket az adó, az ACK bitet a vevõ küldi. Ha egy vevõ nem képes egy adatot venni akkor az ACK bit küldése helyett az SCL vonalat 0 szinten tartja. Ez egy várakozó állapot.
Vegyük észre, hogy az adat- és az órajel vonalat az adó és a vevõ felváltva használja. Ez megköveteli mind az adó mind a vevõ számára a nagyon pontos kommunikációs feltételek betartását.
Bájt átvitel az I2C buszon
A "minden bájt nyugtázása" szabály alól két kivétel van:
Az egyik akkor lép fel, ha a mester a vevõ (MST/RCV). Ilyenkor jelezni kell az adatbájt sorozat végét, a küldõnek nem adva ACK-ot. Az ACK jelhez kapcsolódó órajelet a mester természetesen generálja, de az SDA vonalat nem húzza le L szintre. Ezt hívják negatív nyugtázásnak (NACK).
A másik kivétel: a szolga akkor küld NACK jelet, ha nem képes újabb adatbájtokat elfogadni. Ez akkor lép fel , ha olyan átvitelt kezdeményezünk, amit nem képes fogadni.
47. Mi jelzi egy átvitel kezdetét és végét az I2C buszon?
Átvitel kezdete: A mester START állapotba hozza a buszt (S) és kiküldi a szolga címét.
Átvitel vége: MASTER WRITE-nál az utolsó adat küldése után a mester STOP állapotba hozza a buszt (P).
MASTER READ-nél az utolsó adat küldését a mester negatív nyugtázással jelzi (NA). Ezek után a mester STOP állapotba hozza a buszt (P).
48. Magyarázza el az egyvezetékes busz mûködését!
Az adatátvitel megvalósítható (a közös föld mellett) egy vezetékkel is. Ilyenkor a soros adat szinkronizmusát egy külön órajel nem tudja biztosítani, ezért a már az aszinkron soros átvitelnél ismertetett idõzítéses szinkronizálás jöhet számításba. Nézzük az alábbi ábrát!
A kétirányúságot az elõzõekben már bemutatotthoz hasonló tranzisztor-erõsítõ kombináció biztosítja. Természetesen az átvitel itt is csak félduplex lehet.
Egy bit átvitelekor a mester az eredetileg alacsony szintû vonalat 1 ? s ideig elengedi, így az magas állapotba kerül. Utána ha a mester egy 60 ? s-os tartományon belül végig nulla szintet kényszerít a vonalra, akkor ezt 0 értékû bitnek értelmezi a szolga.
Ha ezen belül (általában a felénél) 1-be váltja a vonalat, akkor 1 értékû bitet küldött. A szolga által küldött adást is a mester vezérli. Induláskor itt is a mester adja a vonalra az 1 ? s.-os magas szintet. Ezek után 1 ? s múlva figyeli a vonalat, ha a szolga legalább 15 ? s idõre magasra állítja, akkor 1 értékû bitet küldött, ha nulla szinten tartja, akkor 0 értékû bitet küld vissza.
A most bemutatott két megoldás jól illusztrálja azokat a lehetõségeket, amelyeket egy kontrollerrel megvalósított kommunikáció biztosítani tud.
3. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok
Milyen feltételezésekkel tárgyalhatók a közeg hozzáférési módszerek?
Milyen hozzáférési módszerek lehetségesek a közeg elérési módja alapján?
Mi a véletlen, az osztott és a központosított átvitelvezérlés lényege?
Mi az az ütközés?
Ismertesse a CSMA/CD módszert!
Hogyan mûködik a réselt gyûrû?
Hogyan mûködik a regiszter beszúrásos gyûrû?
Hogyan mûködik a vezérjeles gyûrû?
Hogyan mûködik a vezérjeles sín?
Ismertesse a CSMA/CA módszert!
Mikor és miért elõnyös a lekérdezéses, (polling) eljárás?
Foglalja össze a vonalkapcsolásos és TDMA eljárás lényegét!
1. Milyen feltételezésekkel tárgyalhatók a közeg hozzáférési módszerek?
A következõk feltételezésével tárgyalhatók ezek a módszerek:
N számú független ADÓ osztozik egy kommunikációs csatornán,
az állomásoknak van ütközésérzékelõ mechanizmusa, (ütközés: két ADÓ ad egy idõben)
az állomások képesek a csatorna foglaltságát figyelni.
2. Milyen hozzáférési módszerek lehetségesek a közeg elérési módja alapján?
A közeg elérési módja szerint három fõ hozzáférési módszer lehetséges:
Véletlen vezérlés: akkor a közeget elvileg bármelyik állomás használhatja, de a használat elõtt meg kell gyõzõdnie arról, hogy a közeg más állomás által nem használt.
Osztott vezérlés: ebben az esetben egy idõpontban mindig csak egy állomásnak van joga adatátvitelre, és ez a jog halad állomásról-állomásra.
Központosított vezérlés: ilyenkor van egy kitüntetett állomás, amely vezérli a hálózatot, engedélyezi az állomásokat. A többi állomásnak figyelnie kell, hogy mikor kapnak engedélyt a közeg használatára.
Ezen belül számos megoldás lehetséges, a legfontosabbakat a következõ felosztásban foglaltuk össze:
3. Mi a véletlen, az osztott és a központosított átvitelvezérlés lényege?
Véletlen átvitel-vezérlés: Mindegyik állomás figyeli a csatornát: ha szabad akkor az adás idejére kisajátítja. A módszer nevében szereplõ véletlen kifejezés döntõ jelentõségû: mivel nincs külön eljárás az adási jog megadására, ezért elvileg nem lehet felsõ idõkorlátot adni az üzenettovábbítás idõbeli bekövetkezésére.
Osztott átvitel vezérlés: Lényegében minden állomás a közeghez való vezérlés funkcióját is betölti, és ez a szerep váltakozva továbbadódik.
Központosított átvitelvezérlés: Ezeknél az eljárásoknál mindig van egy kitüntetett egység, amelynek feladata az egyes állomások hálózathoz való hozzáférésének a vezérlése.
4. Mi az az ütközés?
Ütközést jelzõ vivõérzékeléses többszörös hozzáférésnél (CSMA/CD) elõfordulhat olyan eset, amikor egyszerre két vagy több állomás akarja használni a közeget. Az adás közben — mivel közben a csatornán lévõ üzenetet veszi — el tudja dönteni, hogy az adott és a vett üzenetfolyam egyforma-e. Ha ezek különbözõk, akkor azt jelenti, hogy valaki más is “beszél”, azaz a küldött üzenet hibás, sérült. Ezt ütközésnek hívják, és ilyenkor az állomás megszakítja az üzenetküldést. Az ütközés miatt kudarcot vallott állomások mindegyike az újabb adási kísérlet elõtt bizonyos, véletlenszerûen megválasztott ideig várakozik.
5. Ismertesse a CSMA/CD módszert!
Ütközést jelzõ vivõérzékeléses többszörös hozzáférés (CSMA/CD):
A módszer angol elnevezése: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection =CSMA/CD. Ennél a módszernél, mielõtt egy állomás adatokat küldene, elõször “belehallgat” a csatornába, hogy megtudja, hogy van-e éppen olyan állomás amelyik használja a csatornát. Ha a csatorna “csendes”, azaz egyik állomás sem használja, a “hallgatódzó” állomás elküldi az üzenetét. A vivõérzékelés (carrier sense) jelenti azt hogy az állomás adás elõtt belehallgat a csatornába. Az állomás által küldött üzenet a csatornán keresztül minden állomáshoz eljut, és véve az üzenetet a bennfoglalt cím alapján eldöntheti hogy az neki szólt (és ilyenkor feldolgozza), vagy pedig nem (és akkor eldobja).
Ennél a módszernél természetesen elõfordulhat olyan eset, amikor egyszerre két vagy több állomás akarja használni a közeget. Az adás közben — mivel közben a csatornán lévõ üzenetet veszi — el tudja dönteni, hogy az adott és a vett üzenetfolyam egyforma-e. Ha ezek különbözõk, akkor azt jelenti, hogy valaki más is “beszél”, azaz a küldött üzenet hibás, sérült. Ezt ütközésnek hívják, és ilyenkor az állomás megszakítja az üzenetküldést.
Az ütközés miatt kudarcot vallott állomások mindegyike az újabb adási kísérlet elõtt bizonyos, véletlenszerûen megválasztott ideig várakozik. Ezek az idõk a véletlenszerûség miatt eltérõk, és a versengõ állomások következõ hozzáférési kísérlete során egy, a legrövidebb várakozási idejû fog tudni adni, mivel a többiek a várakozási idejük leteltével adás elõtt a csatornába belehallgatva azt már foglaltnak fogják érzékelni. Az e protokoll szerint mûködõ állomások a következõ három állapot valamelyikében lehetnek: versengés, átvitel, és tétlen állapot. Végiggondolva az eljárást, nyilvánvaló, hogy gyér forgalom esetén a közeghozzáférés nagyon gyors, mivel kevés állomás kíván a csatornán adni. Nagy hálózati forgalom esetén az átvitel lelassul, mivel a nagy csatorna terhelés miatt gyakoriak lesznek az ütközések. A széles körben elterjedt Ethernet hálózat ezt a módszert használja, és részletesebben a LAN-okkal foglalkozó fejezetben — mint az IEEE 802.3 szabvány — írunk róla.
6. Hogyan mûködik a réselt gyûrû?
Réselt gyûrû (slotted ring):
A gyûrûn felfûzött állomások rés-eknek elnevezett rögzített hosszúságú kereteket adnak körbe. Minden résben van egy jelzõ (marker) amelyik jelzi a rés foglaltságát. Mivel a rés hossza állandó, az állomásnak az üzeneteit akkora darabokra kell vágnia, hogy azok elférjenek a résben (az állomáscímekkel, és egyéb kiegészítõ információval együtt.) Ha egy állomáshoz egy nem foglalt (üres) rés érkezik, akkor az elhelyezi benne a saját adatait, és továbbadja az immár foglalt keretet. Természetesen az adatot elhelyezõ állomásnak a feladata a visszaérkezett keret kiürítése, azaz a foglaltságának a megszüntetése. Ha átviteli, vagy egyéb hibák miatt (pl. az állomás elromlik) ez nem történik meg, akkor ez a rés foglaltan tovább kering a gyûrûben. Ezért kijelölnek egy állomást, amely felügyelõi feladatot is ellát: ez figyeli, hogy van-e olyan rés, amely a gyûrûben nem jut alaphelyzetbe, és ha ilyen van, egy idõ múlva eltávolítja a gyûrûbõl. Mivel önmagában a közeg nem biztosítja a rések megfelelõ lépkedéséhez szükséges késleltetést, ezért az állomásokon (és így a gyûrûn) a bitek átvitele léptetõregiszterek segítségével van lassítva.
Réselt gyûrû mûködése
7. Hogyan mûködik a regiszter beszúrásos gyûrû?
Regiszter beszúrásos gyûrû (register insertion ring):
A gyûrû topológiájú hálózatoknál a másik alkalmazott eljárás a léptetõregiszter késleltetõ funkcióján túl, annak tárolási képességét is kihasználja. A hálózati illesztõben két regiszter: egy léptetõ- (shift-) és egy tároló- regiszter található.
A gyûrû indulásakor a mutató a léptetõ regiszter kezdõ pozíciójára mutat. Ahogy jönnek a bitek a hálózatról, a pointert mindig bitenként balra lépteti, azaz a gyûrûben lévõ biteket tárolja. Közben a keretben lévõ címet a beérkezett bitekbõl megállapítja.
Ha nem az állomásnak szól, akkor a kapcsolón keresztül kezdi kiléptetni a biteket, miközben az újabb érkezõ bitek a mutató által jelölt helyre íródnak, amely a léptetés miatt mindig felszabadul. Ha a keret utolsó bitjei is beérkezett, akkor a maradékot még kilépteti és mutató ismét a kezdõ pozícióba kerül.
Ha a keret az állomásnak szólt, akkor a kapcsoló 2-es pozícióba kerülve nem engedi a keret kijutását, azaz kivonja a keretet a gyûrûbõl.
Kivitel esetén az állomás által összeállított keret a KIMENETI TÁROLÓ REGISZTER-ben van. Kivitel csak akkor lehetséges, ha a az elõzõleg vett, és továbbadandó keret utolsó bitjét is már kitolta a BE-KIMENETI LÉPTETÕ REGISZTER-bõl a gyûrûre, és a regiszterben elegendõ hely van a kimeneti keret fogadására. Csak ekkor kerül a kimeneti kapcsoló a 3-as pozícióba, és kerül a regiszter tartalma bitenként a gyûrûre, a bemenettel szinkronban. Az új bemenet eközben gyûlik a felsõ regiszterben. Ha a kimeneti tároló regiszter kiürült, a kimeneti kapcsoló ismét az 1-es helyzetbe billen, folytatva a vett bitek küldését.
A módszer elõnye, hogy a gyûrû kisajátítást megakadályozza. Ha csak egy állomás aktív, akkor azonnal szinte állandóan adhat, ahogy ismét feltöltötte a kimeneti regiszterét. Ha azonban más állomás is használja a gyûrût, akkor a keretének elküldése után valószínûleg nem küldhet újabbat, mert a be-kimeneti regiszterében nem lesz elég hely.
Regiszter beszúrásos gyûrû
8. Hogyan mûködik a vezérjeles gyûrû?
Vezérjeles gyûrû (Token Ring):
Fizikailag gyûrû topológiájú hálózatok esetén — mivel lényegében páronként pont-pont összeköttetés valósul meg — a leggyakrabban használt hozzáférési módszer a vezérjel továbbításos eljárás, amelyben egy ún. vezérjel (token) halad körben a gyûrû mentén állomásról állomásra. A vezérjel lényegében egy rövid üzenet, ami utal a gyûrû foglaltságára. Ha szabadot jelez, akkor a tokent vevõ állomás számára ez azt jelenti, hogy üzenetet küldhet. A tokent foglaltra állítja és üzenettel együtt küldi tovább, vagy más megoldásként kivonja a gyûrûbõl. Az üzenet a gyûrûn halad körben állomásról állomásra.
Az üzenetet az állomások veszik, megvizsgálják hogy nekik szól-e, majd továbbadják. Amikor a gyûrûben az üzenet visszaér az elküldõ állomáshoz, akkor kivonja az üzenetét a gyûrûbõl, a tokent szabadra állítja, és továbbküldi az immár szabadot jelzõ vezérjelet más állomás számára.
Vezérjeles gyûrû
Elképzelhetõ, hogy valamilyen hiba miatt egy üzenet nem kerül kivonásra. A leblokkolás megakadályozására kijelölhetnek egy aktív felügyelõ állomást, amely az ilyen “árva” üzenetek figyeli és kivonja ezeket a hálózatból. A többi állomás ún. passzív felügyelõ, és az aktív felügyelõ meghibásodásakor egy másik veszi át a szerepét. A módszer elõnye a garantált, adott idõn belüli üzenetadás. Az állomások között prioritás is kialakítható, azaz a nagyobb prioritású állomások az alacsonyabb szintû állomások elõtt kaphatnak lehetõséget adataik továbbítására. Részletesebben a LAN-okkal foglalkozó fejezetben mint az IEEE 802.5 szabvány írunk róla.
9. Hogyan mûködik a vezérjeles sín?
Vezérjeles sín (Token bus - Vezérjel busz):
A vezérjel továbbításos eljárást két különféle topológiájú (busz illetve gyûrû) hálózati szabványban is használják. Busz topológiájú hálózat esetén vezérjel busz szabványról beszélünk. A vezérjel busz az átviteli közeget úgy vezérli, hogy az állomásról állomásra történõ vezérjel (ún. token) továbbítása egy logikai gyûrût képez.
Vezérjeles sín
Amikor egy állomás vette a vezérjelet, lehetõséget kap arra hogy adatblokkokat továbbítson a számára biztosított maximális idõn belül. Ha nincs adandó adatblokkja, akkor a tokent azonnal továbbadja. Fontos megjegyezni, hogy bár az állomások kapcsolata gyûrû, fizikailag mégis felfûzött busz topológiájú. Részletesebben a LAN-okkal foglalkozó fejezetben mint az IEEE 802.4 szabvány írunk róla.
10. Ismertesse a CSMA/CA módszert!
Ütközést elkerülõ, vivõérzékeléses többszörös hozzáférés (CSMA/CA):
A módszer angol elnevezése: Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) =CSMA/CA. A véletlen közeghozzáférésekkel foglakozó részben már a módszer alapgondolatát megismertük: Itt minden állomás adást figyelve “belehallgat” a csatornába. Az adás befejezése után minden állomás egy adott ideig vár, amit egy logikai listában elfoglalt helyük határoz meg. Ha ez alatt az idõ alatt más állomás nem kezd adni, akkor elkezdi az adást.
11. Mikor és miért elõnyös a lekérdezéses, (polling) eljárás?
Az eljárás elõnyös, mert a rugalmas vezérlés lehetõséget biztosít arra hogy egy mellékállomás több üzenetet is küldjön egymás után, és a lekérdezési sorrendben többször szereptetve egyes mellékállomásokat, azok magasabb prioritást kapnak. Az eljárás sebezhetõ pontja a mellékállomásoknál bonyolultabb fõállomás meghibásodási lehetõsége, hiszen ilyenkor az egész hálózat megbénul. Mivel minden két mellékállomás közötti üzenetváltás kétszer megy át a hálózaton ez növeli az átviteli idõt.
A mûködési elv miatt elsõsorban csillag kialakítású hálózatoknál használják.
12. Foglalja össze a vonalkapcsolásos és TDMA eljárás lényegét!
Vonalkapcsolásos eljárás: A lekérdezéses (polling) eljárásnál a fõállomás fõ funkciója a postás szerep volt. Mivel az elsõdleges feladat a mellékállomások egymással való kommunikációja, ez megoldható egy Ha ez lehetséges, akkor a két mellékállomást egy vonalon relék vagy elektronikus kapcsolók segítségével összeköti, és a két állomás üzeneteket válthat egymással a kialakított áramköri úton keresztül. Mikor az üzenetváltást befejezik, a kapcsolat megszûnik és a kapcsoló felszabadul. Mivel a központban több kapcsoló helyezkedik el, ezért egyszerre több vonalkapcsolat is mûködhet. Itt is igaz az, hogy az intelligens kapcsolóközpont meghibásodása az egész rendszer számára katasztrófát jelent.
Idõosztásos többszörös hozzáférésû eljárás (TDMA): Az angol rövidítés a Time Division Multiple Access kifejezés elsõ betûibõl alkotott betûszó. Elsõdlegesen busz felépítésû hálózatoknál alkalmazzák. Ennél az eljárásnál minden a buszhoz kapcsolódó mellékállomás, egy adott idõszeletben adhat. Ha nincs üzenete, akkor a szelet kihasználatlan marad.
4. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 1 - 10
Mi a csomag és keret közötti különbség ?
Milyen módszereket ismer egy bitfolyam keretekké tördelésére ?
Ismertesse a karakter-beszúrásos módszer lényegét !
Ismertesse a bitbeszúrásos módszer lényegét !
Mi az a Hamming távolság ?
Mi az ECC és CRC ?
Ismertesse az egyirányú "megáll és vár" protokollt !
Ismertesse az egyirányú összetett protokollt !
Miért elõnyös a kétirányú protokollok használata ? Mi az a piggy-back technika?
Mi a csúszóablakos protokoll lényege ?
1. Mi a csomag és keret közötti különbség ?
A protokollok feladata egy összeállított keret átvitele két csomópont között. Az adatokat a hálózati rétegtõl kapja az adatkapcsolati réteg, és az általa összeállított információcsomagokat, vagy más néven kereteket átadja a fizikai rétegnek, ami bitenként küldi át a fizikai közegen.
2. Milyen módszereket ismer egy bitfolyam keretekké tördelésére ?
Karakterszámláló módszer: a keret fejlécében megadjuk a keretben lévõ karakterek számát. Ez a VEVÕ oldalán meghatározhatóvá teszi a keret végét.
Kezdõ és végkarakterek alkalmazása karakterbeszúrással
Kezdõ és végjelzõk bitbeszúrással
3. Ismertesse a karakter-beszúrásos módszer lényegét !
Kezdõ és végkarakterek alkalmazása karakterbeszúrással: az elõzõ módszernél a keret karaktereinek vételénél egy számlálót is folyamatosan kell egyesével csökkenteni (dekrementálni), amely kezdeti értékét is a keretbõl töltjük fel. Amikor a számláló értéke nulla, akkor értük el a keret végét. Jobb megoldás az ha egy speciális karaktersorozattal jelöljük a keret kezdetét és végét. Szokásos megoldás a DLE STX karakterkettõssel jelezni a keret kezdetét és DLE ETX-el a keret végét. Ezek speciális, az ASCII kódtáblában megtalálható karakterek, és keret adatrészében lévõ esetleges szövegekben nem fordulnak elõ. Más a helyzet, ha karakteralapú módszerrel bináris adatokat (pl. egy programkódot) kívánunk átvinni. Ilyenkor, mivel bármilyen bináris bitcsoport elõfordulhat, az adatmezõben megjelenhet a fenti két karakterkombináció, és ez hibás kerethatárt jelez. A megoldás: az ADÓ a kert összeállításakor az adatmezõben megjelenõ minden DLE kód után, azonnal beszúr még egy DLE karaktert. A VEVÕ pedig, ha a DLE karakter vétele után ismét DLE következik, egyszerûen a második DLE-t eldobja.
A hálózati réteg által küldött üzenet:
I T T E Z DLE V O L T
Az ADÓ adatkapcsolati réteg keretképzése és karakter beszúrása:
DLE STX I T T E Z DLE DLE V O L T DLE ETX
Az VEVÕ adatkapcsolati rétege leválasztja a kettõzött beszúrt karaktert:
DLE STX I T T E Z DLE V O L T DLE ETX
A VEVÕ hálózati rétegének átadott üzenet:
I T T E Z DLE V O L T
4. Ismertesse a bitbeszúrásos módszer lényegét !
Kezdõ és végjelzõk bitbeszúrással: ezt a módszert a rugalmasabb bitorientált átvitelnél használják. Minden keret egy speciális (a gyakorlatban legtöbbször) 01111110 bitmintával kezdõdik és végzõdik. Ha az ADÓ öt egymást követõ 1-est tartalmazó mintát talál az adatmezõben, akkor egy 0 bitet szúr be utána. A VEVÕ a másik oldalon pedig ezt a beszúrt bitet az öt egymás utáni 1-es bit érzékelése után kiveszi a bitfolyamból.
A hálózati réteg által küldött üzenet:
11111111110111
Az ADÓ adatkapcsolati réteg keretképzése és bitbeszúrása:
01111110 1111101111100111 01111110
A VEVÕ adatkapcsolati rétege leválasztja a beszúrt biteket:
01111110 11111111110111 01111110
A VEVÕ hálózati rétegének átadott üzenet:
11111111110111
Ha a 0 és 1 bitek kódolásán kívül még létezik nem használt kód, ez a keretképzésre felhasználható. A következõ ábrán az információt egy bit átvitelének közepén lévõ átmenet (állapotváltás) hordozza. Mivel az állapotváltás hiánya nem tartozik a kódoláshoz, ezért ez felhasználható a keret kezdetének és végének a jelzésére. Speciális információ jelzésére használható még az RS232C soros szabvány brake jelzése is. Ez azt jelenti, hogy az eredetileg MARK állapotú vonalat nem csak a START bit, és azt követõ bitcsoport átvitel idejére tartjuk SPACE állapotban, hanem olyan hosszú ideig, hogy az egyértelmûen külön állapotnak legyen tekinthetõ.
Keretezés nem használt állapottal
5. Mi az a Hamming távolság ?
Két tetszõleges kódszót megadva, mindig megállapítható, hogy hány bitben különböznek egymástól: a két szó kizáró vagy (XOR) kapcsolata által adott eredményben az 1-esek száma adja a különbséget, és ezt szokták a két kódszó Hamming távolságának nevezni.
Ennek az a jelentõsége, hogy ha két kódszó k Hamming távolságú, akkor az egyik a másikba k darab egyedi hibával konvertálódhat át.
Egy teljes kódszó rendszer Hamming távolságát úgy határozzuk meg, hogy képezzük minden lehetséges kódszó pár közötti Hamming távolságot, és ezek közül a legkisebb lesz az eredmény.
A paritásvizsgálat során is olyan kódszavakat generálunk, amelyek hossza eggyel nagyobb mint az eredeti kódszó. Ezért a Hamming távolságuk 1, és egyszeres bithibák kimutatására alkalmasak.
6. Mi az ECC és CRC ?
Egyedi bithibák kezelésére a hibajavító (error correcting codes - ECC) és hibajelzõ kódok (error detecting codes) alkalmazása ad lehetõséget. Mindkét esetben az adatblokkokat redundanciával küldik, hogy a vevõ az esetleges hiba tényét felfedezhesse (hibajelzés) illetve megállapíthassa hogy minek kellett volna jönnie (hibajavítás).
A redundáns kódok alkalmazásakor a bitcsoportot alkotó eredetileg m bites kódot r darab bittel egészítik ki, így a redundáns bitcsoport aminek általános elnevezése kódszó n=m+r bitbõl fog állni.
CRC - Cyclic Redundancy Check
Csoportos bithibák esetén inkább egy másik módszert használnak, Ez a hibavédelmi eljárás úgy mûködik, hogy egy keretnyi adatot egy elõre meghatározott bitsorozattal “elosztunk”, és a “maradékot” a keret részeként továbbítjuk. A vevõ oldalon ugyanezt az osztást végezzük el, és ha ez a keret részeként átküldött maradékkal egyezik, akkor hibátlannak fogadjuk el a keretet. A módszer részletezésétõl helyhiány miatt eltekintünk.
Három szabványos bitsorozat terjedt el:
CRC-12 6 bites karakterek átvitelekor használt
CRC-16 8 bites karakterek átvitelekor használt
CRC-CCITT 8 bites karakterek átvitelekor használt
Az olyan 16 bites ellenõrzõ összeg, amit a az utóbbi két módszer alapján állítunk elõ, észleli az összes egyes és kettõs hibát, az összes páratlan hibás bitet tartalmazó hibát, az összes 16 vagy ennél rövidebb csoporthibát, a 17 bites csoporthibák 99.997%-át, valamint a 18 bites és annál hosszabb csoporthibák 99.998%-át.
7. Ismertesse az egyirányú "megáll és vár" protokollt !
Egyirányú "megáll és vár" protokoll blokkvázlata
A valóságban nagyon sok esetben a VEVÕ nem képes olyan sebességgel feldolgozni a kereteket, azaz valahogy az ADÓ-t le kell lassítani olyan mértékben hogy a VEVÕ küldött kereteket mindig fel tudja dolgozni. Ez csak egy módon lehetséges: informálni kell az adót arról, hogy mikor küldheti a következõ keretet, azaz a vétel és a feldolgozás tényét nyugtázni kell. Vagyis a protokoll megköveteli az ADÓ-tól, hogy egy keret elküldése után addig várjon, amíg a kis üres (nincs adat!!!) nyugtakeret meg nem érkezik. Ezt a protokollt szokták “megáll ás vár” (stop and wait) protokollnak nevezni.
Látható, hogy bár az adatforgalom szimplex, azért a keretek már különbözõ idõpontokban két irányban áramlanak, ezért fél-duplex csatorna kialakítást igényel a fizikai réteg vonatkozásában. A protokoll jól mûködik az adatkeretek átvitelekor, hiszen a VEVÕ csak akkor küld vissza nyugtát, ha a keret vétele helyes volt. Mi van azonban akkor, ha VEVÕ által küldött nyugtakeret sérül meg? Mivel nyugta nincs, az ADÓ egy bizonyos idõ múlva ismét elküldené a nem nyugtázott keretet, amit a VEVÕ ismételten venne, azaz a benne lévõ adatok megkettõzõdve kerülnének a hálózati réteghez. Ez sajnos súlyos hiba.
A VEVÕ-nek kell egy olyan módszert alkalmaznia, amely megkülönböztethetõvé teszi a számára az elõször látott kereteket az újraadásra kerültektõl.
8. Ismertesse az egyirányú összetett protokollt !
Ennek egyszerû megoldása az, hogy az ADÓ egy számot helyez el minden elküldendõ keret fejrészébe, és ezáltal a VEVÕ eldöntheti, hogy elõször adott, vagy ismételt keretrõl van-e szó. Mivel a keretek és a nyugták egymás után vannak, ezért elegendõ 1 bittel jelezni az újraküldés tényét. Nézzük: a k-adik keretre (amelynek újraküldési bitje 0 volt, jelezve az elsõ küldést) a VEVÕ nyugtát küld, de az elvész. Az ADÓ mivel a k-adik keretet elküldte, de nem nyugtázták (legalábbis azt hiszi), egy adott idõzítés lejárta után ismételten elküldi a keretet, de már 1-es újraküldési bittel). A VEVÕ ezt véve, a bit alapján már tudja hogy ezt már vette, ezért nyugtát küld vissza az elveszett helyett, de a keretet eldobja.
Egyirányú összetett protokoll blokkvázlata
9. Miért elõnyös a kétirányú protokollok használata ? Mi az a piggy-back technika?
Az elõzõ esetekben az adatátvitel egyirányú volt, bár az utolsó két esetnél a nyugtázás miatt az ellenirányú átvitelre is szükség volt az ADÓ informálása miatt. A gyakorlatban az adatátvitel is a legtöbbször kétirányú, ezért célszerû ezt a kialakítást is megvizsgálni. A megoldás lehetne két különálló, ellentétes irányú adatcsatorna használata, de az a nyugtázás miatt valójában négy információs utat jelentene, ahol a nyugtacsatornák kihasználása kicsi lenne.
Jobb megoldás, ha mindkét irány számára ugyanazt a csatornát használjuk, hiszen az adatkereteket a nyugtakeretektõl a keret fejrészében elhelyezett jelzõ meg tudja különböztetni, és ez a keret vételekor azonosítható.
Egy egyszerû megoldással az átviendõ keretek számát csökkenthetjük: bármelyik irányba tartó adatkeretre ráültethetjük az elõzõ ellenirányú adatkeret nyugtáját. Ezt szokták ráültetési (piggy-back) technikának is hívni. Hogy egy nyugta akkor is visszajusson, ha éppen nincs visszafelé küldött adatkeret, célszerû egy adott idõzítés lejártakor a VEVÕ-nek önállóan útnak indítani. Persze, ha az adó eltérõ idõzítése miatt újra elküldi a keretet, akkor ez problémát jelent.
Kétirányú protokoll
10. Mi a csúszóablakos protokoll lényege ?
Az eddigiekben feltételeztük hogy a csatornán mindig egy adatkeret, majd rá válaszul egy nyugtakeret halad. A valóságban a csatorna jobb kihasználását teszi lehetõvé, ha megengedjük, hogy a csatornán több keret is tartózkodhat. Az ezt lehetõvé eljárásokat csúszóablakos (sliding window) vagy forgóablakos protokolloknak nevezik. A könyvben az elsõ megnevezést fogjuk használni.
Csúszóablakos protokoll
A protokollban minden egyes kimenõ keret egy 0-max (az ábrán:0-7) közötti sorszámot kap. A lényeg az, hogy a sorban elküldendõ keretek sorszámaiból egy aktualizált listát tart fenn az ADÓ. A listában szereplõ sorszámú keretek az adási ablakba (sending window) esnek. Az ADÓ adási ablakában az elküldött, de még nem nyugtázott keretek vannak. Mikor egy nyugta megérkezik az ablak alsó fele feljebb csúszik, lehetõvé téve újabb keret elküldését. Nem kell a kereteket egyenként nyugtázni, ha pl. az ADÓ az 1-es sorszámú keretre kap nyugtát, ez azt jelenti, hogy nyugtázott a 6,7,0,1 keret. (ld. ábra). Mivel a kereteket esetleg újra kell adni, ezért az ablakban lévõ kereteket ismételt adásra készen memória-pufferekben kell tartani. Az ADÓ ezenkívül az ablakban lévõ minden keret elküldésétõl eltelt idõt nyilván tartja, és ha ez egy értéknél (timeout) nagyobb, akkor újra adja.
A VEVÕ egy vételi ablakot (recieving window) tart fenn, amely az elfogadható keretek sorszámait tartalmazza. Bármelyik ablakon kívüli keret érkezésekor az eldobódik. Ha a k-adik keret érkezik, akkor rá a nyugta a következõ két feltétel teljesülése esetén lesz visszaküldve: 1. A k-adik keret még nem lett nyugtázva. 2. Minden keretet az elsõnek várt (az ábrán a 6.) és a k-adik között már vettünk.
4. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 11 - 20
4. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 11 - 20
Ismertesse az egybites csúszóablakos protokollt !
Ismertesse a visszalépés n-el technikájú protokollt !
Ismertesse a szelektív ismétlõ protokollt !
Mutassa be a CCITT V.41 ajánlást !
Mutassa be az IBM BISYNC protokollt ! Hogyan épül fel egy BYSINC üzenet ?
Hogyan történik egy BYSINC üzenetváltás ?
Mutassa be a HDLC protokollt ! Milyen állomáselrendezések lehetségesek ?
Hogyan épül fel és milyen részekbõl áll egy HDLC keret?
Milyen kerettípusokat használ a HDLC protokoll ?
Milyen mûködési módjai vannak a HDLC protokollnak ?
11. Ismertesse az egybites csúszóablakos protokollt !
Ez a legegyszerûbb ilyen jellegû protokoll. Hasonló a megáll-és-vár protokollhoz, de az átvitel mindkét irányban folyik, és az ellenirányú csomag hordozza az elõzõleg küldött nyugtáját. Legyen két állomás, A és B! Jelölések: küld, vesz, pl Avesz=A vesz. A keret jelölése: (sorszám, nyugta, az A vagy B által küldött adatcsomag jelölése). Mivel mindig csak akkor lehet új keretet küldeni, ha nyugtázva van az elõzõ, a sorszám és nyugta értéke csak 0 vagy 1 lehet.
A kezdi az adást, küldi B-nek a keretet: (itt az 1 nyugta csak azért van, hogy B “azt higgye” hogy az elõzõ küldése sikeres volt) Aküld(0,1,A0).
B veszi, és a nyugtát a saját keretével visszaküldi: Bvesz(0,1,A0), Bküld(0,0,B0)
A veszi B elsõ keretét és küldött kerete nyugtáját, és küldi az újabb keretet: Avesz(0,0,B0), Aküld(1,1,A1). A következõ ábrán összefoglalva:
Egybites csúszóablakos protokoll
A protokoll nagyon jól mûködik: Ha például A nem kapja meg pl. az A0-ra nyugtáját, azaz B (0,1,B0)-át küld, akkor ismét elküldi B-nek a (0,1,A0) keretet (mivel A nyugtázhatja a B0 keretet. Akár többször is küldheti (próbálkozhat), miközben B sorban adja a saját kereteit. A protokollt semmilyen elveszett keret, vagy a lejárt idõzítés miatt újraküldött keret nem készteti arra, hogy kettõzött keretet adjon tovább a hálózati rétegnek, vagy egy keretet kihagyjon. Azonban keretkettõzõdés lép fel, ha A és B egyszerre kezd adni. Ugyanis ehhez induláskor 1-es nyugtával kell elküldenie a saját keretét:
Aküld(0,1,A0) Bküld(0,1,B0), és a vétel:
Avesz(0,1,B0) Bvesz(0,1,A0) amit el is fogadnak.
Mivel mindkét vételben 1-es nyugta van a várt 0 helyett, mindkettõ újraküldi az elõzõ keretet: Aküld(0,0,A0) Bküld(0,0,B0), amelyeket mindkettõ vesz és továbbad.
Mind az ADÓ mind a VEVÕ számára egy elemes csúszóablak elegendõ: az ADÓ az ablakba 0-át ír mikor elküld egy 0 sorszámú keretet, és amíg nem kap ezzel egyezõ nyugtát, újra küldi. Ha megjön a nyugta, akkor 1-et ír az ablakba, és várja a nyugtát. A VEVÕ csúszóablaka kezdetben 0-át tartalmaz, azaz 0 sorszámot vár. Ha ilyen keretet kap nyugtázza, és az ablakba 1-es (várt) sorszámot ír.
12. Ismertesse a visszalépés n-el technikájú protokollt !
Ha a keretek átviteli ideje hosszú, például mûholdas átvitel esetén, akkor nem jó az a megoldás, hogy újabb keretet, csak az elõzõ nyugtázása után indítunk. A megoldás az, hogy az ADÓ nem 1 hanem k darab keretet küld el nyugtázás nélkül. Az n. keret elküldése után kezdi várni a nyugtákat és folytatni az k+1,... keretek küldését. Az ilyen esetben a csúszóablak mérete k kell hogy legyen. Ezt a megoldást csõvonal-nak (pipelining) hívják, utalva arra a szemléletes képre, hogy a keretek egy csõbe haladnak, sorban egymás után.
Mi van azonban akkor, ha egy keret a sorban megsérül? Két megközelítés ismert: az egyik a címben már megnevezett visszalépés n-el (go back n) protokoll. Ennél a módszernél a VEVÕ, a hibás keret utáni kereteket nyugtázatlanul eldobja, kényszerítve az ADÓ-t az ismétlésre. Ez a stratégia 1 méretû vételi ablaknak felel meg. Zajos vonalak esetén ez a megoldás nagymértékben csökkenti az adatátviteli sebességet a sok újraküldés miatt.
13. Ismertesse a szelektív ismétlõ protokollt !
A másik, csõvonal esetén használható általános hibakezelési eljárást szelektív ismétlésnek (selective repeat) hívják, és mûködése már az elõzõek és az elnevezése alapján már kitalálható: ennél a hibás keretet követõ összes jó keret tárolásra kerül. Amikor az ADÓ felfedezi, hogy volt hibás keret (nem kap nyugtát róla), akkor csak a hibást küldi újra. Ennél a protokollnál, mind az ADÓ mind a VEVÕ fenntart ablakot, a keretsorszámoknak. Az ADÓ ablaka 0-tól sorszmax-ig növekszik. A VEVÕ ablaka rögzített méretû, a megfelelõ mûködés érdekében 1-nél nagyobb.
14. Mutassa be a CCITT V.41 ajánlást !
Az elsõ nemzetközileg elfogadott ajánlás információcsere bitszinkron eljárásra. Az adó a vevõnek rögzített hosszúságú (260, 500, vagy 980 bites) blokkokat küld. A 4 bites prefix határozza meg a blokk típusát, a fennmaradó 12 kombináció használata opcionális.
Az adó a szinkron blokk után sorban mindig A, B, és C típusú blokkot küld úgy, hogy az elõzõ blokkot tárolja. Az elküldött blokk végén megvizsgálja a másik, nyugtacsatornán vevõ által küldött választ. Helyes vétel esetén ennek a szintje nulla (ezt állítja be a vevõ). Ha a szint egy, akkor ismétlést kér a vevõ. Az adó ekkor az éppen küldött blokkot elrontja, a CRC utolsó bitjének invertálásával, és újra küldi a nem nyugtázott blokkot. A három blokktípus sorrendben való küldése biztosítja az adatvesztés elkerülését, és megakadályozza egy azonos blokk dupla vételét.
Elõnyei:
· Szinkron átvitel alkalmazása.
· Ciklikus hibavédelem alkalmazása.
· Számozott információs blokkok alkalmazása.
· Kód-független átvitel lehetõsége.
Hátrányai:
· Fix blokkhosszúság.
· A párbeszédes üzem bonyolult megvalósíthatósága.
· Többpontos üzem nem realizálható, a terminál címzés nem megoldott.
· Külön csatornán megvalósított egyidejû nyugtázás.
15. Mutassa be az IBM BISYNC protokollt ! Hogyan épül fel egy BYSINC üzenet ?
Karakterorientált szinkron eljárás, mely az ISO 1745 ajánláson alapszik. Ez is mint a többi ismert karakterorientált eljárás meglehetõs szabadsággal kezeli a vezérlõ karaktereket, így ezek az eljárások általában nem teljes mértékben kompatibilisek egymással. Széles körben használják távoli terminálok lekérdezésére valamint egyéb alkalmazásokra is. Fél-duplex vonalakhoz fejlesztették ki, és egyaránt mûködik többpontos és kétpontos típusú állomás kapcsolatok esetén is. A BISYNC üzenetformátumát az alábbi ábrán láthatjuk.
A fej(rész) mezõinek tartalma az aktuális hálózattól függ, a protokoll nem definiálja azokat, de fejlécet nem is kötelezõ használni. (például nem a fejlécben van elhelyezve az adó és a vevõ címe.) Az ETB több egymást követõ blokk esetén egy blokk lezárását jelenti. Az ETX az utolsó blokkot zárja le. Többpontos vonalon levõ állomások megcímzését nem a fejrészben lévõ cím, hanem egy külön vezérlõüzenet végzi. Minden blokk végén egy vagy két karakternyi blokkellenõrzõ sorozat (Block Check Sequence = BCS) is átvitelre kerül.
BYSINC üzenet formátuma
16. Hogyan történik egy BYSINC üzenetváltás ?
Egy blokk átvitele után az átvitel irány megfordul, és vevõ nyugtát küld az adónak: hibás vétel esetén a NAK karaktert, helyes vétel esetén felváltva kétfajta nyugtát küld vissza az ACK0 és ACK1 jelût.
BYSINC üzenetváltás
Szokás még az adást kezdeményezõ és végrehajtó állomást mester-nek, míg a másik állomást, aki az üzeneteket veszi szolga-nak nevezni.
Ha egy vonalon két állomás található, és mindegyik adni szeretne a másiknak, mindkettõ ENQ karaktert küldene el a kommunikációra való felszólításra és versenyhelyzet alakul ki. A közösen használt csatorna használatának megoldására, vagyis az arbitráció-ra a módszer az, hogy az állomásokhoz különbözõ idõzítéseket (time-out) rendelnek.
Ha az A és B jelû állomás egyszerre próbál adni, az ütközés után eltérõ idõ múlva próbálja meg ismét (természetesen számítógép-terminál relációban az elõbbinek kisebb a kivárása).
Mikor a “nyerõ” állomás befejezi az üzenetét, akkor kísérelheti meg a másik a kommunikációt.
Versengés a buszért
Mivel a gyakorlatban gyakran használt az olyan elrendezés, hogy több állomást kötnek egy közös vonalra, vizsgáljuk meg ezen többpontos üzemmód kialakítását.
Ilyenkor a csatorna közös használatát felügyelni kell, és ezt a vezérlõállomás végzi, amely a legtöbbször egy számítógép. Ez lekérdezéssel (polling) kérdezi a többi állomást, hogy van-e üzenetük. A lekérdezõ üzenet az ENQ karakterbõl és az állomás címébõl áll. A lekérdezéssel a kiválasztott állomás adóvá válik, és elküldi üzenetét a vezérlõállomásnak, majd az adásának befejezését az EOT karakter küldésével tudatja. Ezt a vezérlõállomás véve újabb lekérdezést indíthat el. Két állomás közötti üzenetváltás ilyen módon csak a vezérlõállomáson keresztül lehetséges, azaz a BYSINC ún. centralizált többpontos vagy más néven multidrop rendszer.
BYSINC többpontos üzemmód
Az ISO 1745 elõírás lehetõvé teszi két alárendelt állomás egymás közötti kommunikációját is: a lekérdezéssel mesterré vált állomás (adó) egy másik alárendelt állomást választ ki, amely ezzel a kiválasztással szolgává (vevõvé) válik. Ez az ún. multi-master üzemmód.
17. Mutassa be a HDLC protokollt ! Milyen állomáselrendezések lehetségesek ?
Magas szintû bitorientált eljárás. Hasonló elveken alapuló eljárás az IBM SDLC (Synchronous Data Link Control). Az ISO kiegészítve HDLC néven fogadta el. Az adatkapcsolat szintû asszimetrikus (unbalanced) mûködési módhoz fejlesztették ki, ahol egy mesterállomás (fõállomás (primary station)) vezérli a szolgaállomásokat (mellékállomás (secondary station)).
Mikor ezt a protokollt számítógépek közötti információ cserére is alkalmazták, természetesnek tûnt, hogy bármelyik kezdeményezheti és meg is szüntetheti az adatkapcsolatot. Ilyen esetben pont-pont típusú, szimmetrikus elrendezésre van szükség. Szimmetrikus kapcsolatot úgy valósíthatunk meg, hogy a vonal mindkét végére fõállomást helyezünk el, amelyek a túloldalon lévõ mellékállomással kommunikálnak. Az ilyen módon felépített és fizikailag nem különálló fõ- és mellékállomást tartalmazó egységet kombinált állomásnak hívják.
Asszimetrikus és szimmetrikus állomás elrendezések
A CCITT késõbb az X.25 szabvány részeként LAP (Link Access Procedure - kapcsolat elérési eljárás) néven majd késõbb LAPB (LAP - Balanced) néven vette át. Ez utóbbi esetben már az állomások egyenrangúsága is lehetséges. Legfontosabb elõnyök a karakteralapú eljárásokkal összehasonlítva a következõk:
· Duplex információcsere lehetõség.
· Vezérlõ információk hibavédelme.
· Kötelezõ ciklikus hibavédelem.
· Kód és bitsorozat független átvitel.
· Több nyugtázatlan adatkeret lehet a vonalon.
· Több csomópontos idõben átlapolódó kommunikáció.
· Az alkalmazott adatkeret mezõi tetszõlegesen bõvíthetõk.
18. Hogyan épül fel és milyen részekbõl áll egy HDLC keret?
A HDLC állomások sok kerettípust adnak és vesznek, amelyek alapvetõen két csoportba, a parancsok (command) és válaszok (reply) csoportjába tartozhatnak.
Az üzenetek keretekbõl épülnek fel (frame) és felépítésük a következõ:
A HDLC keretek formátuma
Tétlen vonal esetén folyamatosan küldik a kerethatároló jelbõl álló sorozatokat.
A Címmezõ többpontú vonalak esetén a pontok címeit hordozza. Pont-pont összeköttetés esetén elõfordul, hogy a parancsok és a válaszok megkülönböztetésére használják.
A Vezérlõmezõ sorszámokat, nyugtákat hordoz, késõbb részletesen ismertetjük.
Az Információs mezõ hordozza az adatokat. Hossza tetszõleges, de túlzott hossz esetén a hibák valószínûsége nõ.
A Keretellenõrzõ mezõ a hibafelismerésre használható ciklikus redundancia kódot tartalmazza.
19. Milyen kerettípusokat használ a HDLC protokoll ?
A kerettípusok a következõ táblázatban keröltek összefoglalásra:
Osztály
Megnevezés
Rövidítés
Funkció
C = parancs, R = válasz
Információ Információ I C/R
Felügyeleti
Vételkész RR C/R
Nem vételkész RNR C/R
Elutasítás REJ C/R
Szelektív elutasítás SREJ C/R
Számozatlan
Normál válasz- üzemmód (kiterj.) SNRM(E) C
Aszinkron válasz-üzemmód (kiterj.) SARM(E) C
Aszinkron szimmetrikus üzemmód (kiterj.) SABM(E) C
Szétkapcsolás DISC C
Beindító üzemmód beállítás SIM C
Beindító üzemmód kérés RIM R
Sorszámozatlan lekérdezés UP C
Reset RSET C
Sorszámozatlan információ UI C/R
Információcsere-azonosítás XID C/R
Sorszámozatlan nyugtázás UA R
Szétkapcsolt üzemmód DM R
Szétkapcsolás kérés RD R
Keretelutasítás FRMR C/R
Parancselutasítás CMDR R
Három típusú keret van: információs, parancs és számozatlan. 3 bites keretszámmal mûködõ csúszóablakot használ, ami azt jelenti, hogy egyszerre maximum hét nyugtázatlan keret lehet a vonalon. Nyugtaként az elsõ még nem vett, (a várt keret) sorszáma kerül visszaküldésre. A P/F bitet arra használja a küldõ hogy a címzett küldjön adatot. A válaszában a P/F alacsony szintje jelzi az adatküldést, és ezt akkor állítja a küldõ magasra ha befejezte az átvitelt. Ha az átviteli közeg jellemzõi szükségessé teszik (pl. mûholdas átvitel), lehetséges a keretszám hét bitre történõ kiterjesztése is (128 hosszúságú csúszóablak).
A parancskeret típusát a 2 bites típusmezõ adja meg:
Típus
Megnevezés
Magyarázat
0
RECEIVE READY (nyugta)
akkor használják, ha nincs lehetõség ráültetett nyugtára
1
REJECT (negatív nyugta)
átviteli hiba jelzése, a várt keretsorszám a hibás (újraadandó) keretet jelzi
2
RECEIVE NOT READY
az eddigi kereteket nyugtázza, de a küldõ nem küldhet újabb keretet
3
SELECTIVE REJECT
csak a kijelölt keretet kell újraküldeni
HDLC üzenetstruktúrája
20. Milyen mûködési módjai vannak a HDLC protokollnak ?
Mûködési módok:
Normál válasz üzemmód (NRM: Normal Response Mode): lényegében az SDLC által definiált egyetlen üzemmódot takarja: mindig a fõállomástól kapott lekérdezésre válaszolnak a mellékállomások. Ilyenkor a mellékállomás a fõállomástól olyan parancsot kap, amelyben P=1. Ezután egy sorozat válaszkeretet küldhet, és az utolsó keretben F=1 jelzi a válaszüzenet végét, amivel egyben vissza is adja a vezérlést a fõállomásnak. Ha a mellékállomásnak nincs elküldendõ adata, egy sorszámozatlan vételkész (RR) keretet küld vissza F=1 bittel, hogy a vezérlést visszaadja a fõállomásnak.
Aszinkron válasz üzemmód (ARM: Asynchronous Response Mode): Ebben az üzemmódban a mellékállomás akkor küldhet, amikor akar, nem kell a fõállomás felszólítására várakoznia. Jól használható pont-pont szimmetrikus, és üzenetszórásos (felfûzött) elrendezések esetén.
Aszinkron szimmetrikus üzemmód (ABM: Asynchronous Balanced Mode): Kombinált Ebben az üzemmódban a két állomás egyenrangúnak van deklarálva, kombinált állomások közötti üzemmódot jelenti.
Mindhárom üzemmód 128-as csúszóablakkal is dolgozhat (kiterjesztett üzemmód), ilyenkor a vezérlõ mezõ 16 bit hosszúságú, a megnövelt ablaksorszámok miatt. Számozatlan keretek esetén ilyenkor a második nyolc bit kihasználatlan.
5. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok
Mi a hálózati réteg feladata?
Mi a virtuális áramkör és a datagram? Milyen elõnyei és hátrányai vannak?
Mi a forgalomirányítás és miért van rá szükség?
Mi a routing tábla?
Mikor egyszerû a forgalomirányítás megvalósítása? Függ a topológiától?
Melyek a forgalomirányítás fõ négy funkciója?
Milyen vezérlésmódokat különböztetünk meg?
Fogalmazza meg a legrövidebb út meghatározásának célját és módszerét!
Mi az a mérték, és mitõl függ?
Ismertesse a véletlen forgalomirányítás módszerét!
Ismertesse az elárasztásos forgalomirányító eljárás módszerét!
Ismertesse a központi adaptív forgalomirányítás módszerét!
Ismertesse az elszigetelt forgalomirányítás módszerét! Mi az a “forró krumpli” algoritmus? Mi a fordított tanulás módszere?
Ismertesse az elosztott adaptív forgalomirányítás módszerét!
Mi a torlódás, és mi a torlódásvezérlés célja? Mi a befulladás?
Mutasson be néhány módszert a torlódás elkerülésére!
Mutassa be a lefojtó-csomagokat használó módszert!
Ismertesse a három alapvetõ csomagtípusú szolgálatot!
Mi az a PAD?
Ismertesse az X.25 hálózat három (fizikai-, keret- és csomagszintû) protokollszintjét!
Ismertesse az X.25 virtuális hívásának folyamatát!
Mi az a keret-relézés?
Mi a flow-control (adatáramlás vezérlés)?
1. Mi a hálózati réteg feladata?
A hálózati réteg feladata a csomagok eljuttatása a forrástól a célig. A célig egy csomag valószínûleg több csomópontot is érint. Ehhez természetesen ismerni kell az átviteli hálózat felépítését, azaz a topológiáját, és ki kell választania a valamilyen szempontból optimális útvonalat. Ha a forrás és a cél eltérõ típusú hálózatokban vannak, a réteg feladata a hálózatok közti különbségbõl adódó problémák megoldása.
2. Mi a virtuális áramkör és a datagram? Milyen elõnyei és hátrányai vannak?
A megvalósításnál figyelembe kell venni azt a tényt, hogy alapvetõen két eltérõ hálózatszervezési módszer létezik: az egyik az összeköttetés alapú, a másik az összeköttetés mentes. Az összeköttetés alapú hálózatoknál az összeköttetést virtuális áramkörnek (VÁ) szokták nevezni. A forrás és a cél között felépült állandó úton vándorolnak a csomagok, de egy fizikai közeget egyszerre több virtuális kapcsolat használhat. Összeköttetés mentes hálózatokban az áramló csomagokat datagramoknak nevezik.
Virtuális áramkörök használatakor nem kell minden egyes csomagra forgalomszabályozási döntést hozni. A forgalomszabályozás az összeköttetés létesítésének a része, vagyis kiválasztásra kerül a forrást és a célt összekötõ útvonal, amelyen lezajlik az összeköttetés forgalma. Az ilyen módon felhasznált virtuális áramkör az összeköttetés bontásakor megszûnik. A virtuális áramkörök kialakításához minden csomópontnak fenn kell tartani egy olyan táblázatot, amely bejegyzései a rajta keresztül haladó éppen használt virtuális áramkörök jellemzõit (honnan jött—hova megy) tartalmazzák, és az azonosításukra egy sorszámot használnak. Minden hálózaton keresztülhaladó csomagnak tartalmaznia kell az általa használt virtuális áramkör sorszámát. Amikor egy csomag megérkezik egy csomóponthoz, az tudja, hogy melyik vonalon jött, és mi az általa használt virtuális áramkörének sorszáma. A tárolt táblázatából ezek alapján ki tudja olvasni, hogy melyik csomópont felé kell továbbküldeni.
Összeköttetés mentes hálózatban elvileg minden egyes csomag különbözõ útvonalakat követhet, mivel a csomagok útválasztása egymástól független. Ilyenkor a csomagoknak tartalmazniuk kell mind a forrás, mind a cél teljes címét. A célcím alapján az adott irányba való küldésért a küldõ IMP-n futó program felelõs.
Milyen elõnyei, illetve hátrányai vannak ezen kétféle módszernek?
Elõször is le kell szögezni, hogy egyik mellett sem szól olyan döntõ érv, ami az alkalmazásának a gyõzelmét jelentené. Nézzük elõször az üzenetek hosszát! Ha a csomagok nagyon rövidek, akkor a teljes célcím — ami a csomagküldéshez kell általában jóval hosszabb mint a virtuális áramkört azonosító kód — csökkenti a hasznos adatátviteli sebességet. Azonban olyan rendszerekben, amelyekben tranzakciókat dolgoznak fel (hitelkártya kódellenõrzés), a kapcsolat felépítésének majd lebontásának idõtartama olyan idõtöbbletet jelent, amiért nem érdemes ezt az összeköttetési módot használni.
A legnagyobb gond a virtuális áramkörök biztonsága: egy virtuális áramköri táblázatokat tartalmazó IMP gép meghibásodása miatt az összes rajta átmenõ nyilvántartott virtuális áramkört újra kell építeni, és a félbeszakadt üzeneteket újra adni. Csomagkapcsolás esetén nem ilyen tragikus a helyzet, hiszen azokat a csomagokat kell újra adni, ami éppen továbbítás alatt volt. A következõkben egy táblázatban hasonlítjuk össze a két módszert:
Tárgy
Datagram hálózat
Virtuális áramkörös hálózat
Áramkör létesítése
Nincs
Szükséges
Címzés
Minden csomagban forrás és célcím
Csak egy rövid virtuális áramkört azonosító cím
Állapotinformáció
Az alhálózat nem hordoz
Táblázatokban tárolt
Forgalomirányítás
A csomagok útvonala egymástól független
A VÁ létesítése meghatározza az útvonalat
Csomóponti hibák hatása
Csak az IMP-ben lévõ csomagokra
Összes, az IMP-n átmenõ VÁ meghal
Torlódásvezérlés
Nehéz megoldani
Könnyû, ha elegendõ puffer van
Összetettség
A szállítási rétegben
A hálózati rétegben
Alkalmas
Összeköttetés-alapú és összeköttetés mentes szolgálathoz is.
Összeköttetés-alapú szolgálathoz
3. Mi a forgalomirányítás és miért van rá szükség?
A forgalomirányítás (routing) feladata a a csomagok hatékony (gyors) eljuttatása az egyik csomópontból a másikba, illetve a csomagok útjának a kijelölése a forrástól a célállomásig.
A hálózatot célszerû gráfként modellezni, ahol a csomópontok a csomagtovábbító IMP-k, és a csomópontokat összekötõ élek az IMP-k közötti információs adattovábbító csatornák. A csomagok a hálózati vonalakon keresztül jutnak egy IMP-be, majd az valamilyen irányba továbbküldi a csomagokat. Mivel az ilyen hálózati csomópontok irányítási, továbbküldési kapacitása véges, elképzelhetõ a csomagok sorban állása a bemenõ oldalon.
4. Mi a routing tábla?
A forgalomirányítási szemléletünket nagyon jól segíti az olyan analógia, ahol a hálózatot a közúti hálózat, míg a csomagokat az autók képviselik. A csomópontok pedig természetesen az útkeresztezõdések.
Vonalkapcsolt hálózatoknál az útvonal kijelölése a hívás felépítésének fázisában történik. Csomagkapcsolt hálózatokban az útvonal kijelölése vagy minden csomagra egyedileg történik, vagy kialakít egy olyan útvonalat amelyen egy sorozat csomag megy át. Ezért a csomópontoknak ún. routing táblákat kell tartalmaznia, amiben a vele kapcsolatban álló csomópontokra vonatkozó adatok (pl. távolság) be van jegyezve
5. Mikor egyszerû a forgalomirányítás megvalósítása? Függ a topológiától?
A forgalomirányítás összetettségét alapvetõen meghatározza a hálózat topológiája. Például egy csillaghálózatban, mivel a csillag központjában lévõ csomóponton keresztül történik az adatátvitel, kizárólag ennek kell rendelkeznie a forgalomirányításhoz szükséges minden információval.
Egy másik ilyen szempontból egyszerû elrendezés a két irányú kommunikáció miatt duplán kialakított gyûrû, hiszen csomópontból csak két irányba lehet elküldeni a csomagokat, bár a két lehetséges út közül az egyik általában rövidebb a másiknál. Ezért vagy minden csomópont egy routing táblát tartalmaz, amiben az összes többire vonatkozó távolság be van jegyezve, vagy a csomópontok számozási rendszere olyan, hogy a címe alapján a távolság meghatározható. Egy gyûrû esetén egyirányú pont-pont kapcsolat van, tehát a forgalomirányítás a másik pontba való küldésre egyszerûsõdik.
Általában is elmondható, hogy szabályos elrendezések esetében általában könnyebb az optimális forgalomirányítási algoritmus kidolgozása. A legtöbb valóságos hálózat lényegesen bonyolultabb topológiájú, szabálytalan szövevényes és sokszor állandóan változó szerkezettel rendelkezik.
6. Melyek a forgalomirányítás fõ négy funkciója?
A forgalomirányító algoritmusok osztályozásának alapjául a következõ négy irányítási fõfunkciót tekinthetjük:
vezérlésmód; (hogyan?)
döntésfolyamat; (milyen esetben?)
információ-karbantartó folyamat; (hálózati forgalmi ismeretek frissítése)
továbbító eljárás (hogyan jut el a vezérlési információ a csomópontokhoz)
Ezek feladata a forgalomirányítási információk áramlásának szabályozása, a kerülõ utak választékának kialakítása, az irányítási információk felújítása valamennyi csomópontban és az útvonalválasztás az adatcsomagok részére.
7. Milyen vezérlésmódokat különböztetünk meg?
A forgalomirányítási algoritmusoknak két osztálya van: az adaptív (alkalmazkodó), amely a hálózati forgalomhoz alkalmazkodik, és a determinisztikus (elõre meghatározott), ahol az útvonal választási döntéseket nem befolyásolják a pillanatnyi forgalom mért vagy becsült értékei. Ezek alapján alapvetõen négy lehetséges vezérlésmód különböztethetõ meg:
determinisztikus forgalomirányítás; olyan rögzített eljárás, amelyet a változó feltételek nem befolyásolnak;
elszigetelt adaptív forgalomirányítás, amelynél minden csomópont hoz irányítási döntéseket, de csak helyi információk alapján;
elosztott adaptív forgalomirányítás, amelynél a csomópontok információt cserélnek azért, hogy az irányítási döntéseket a helyi és a kapott információkra együtt alapozhassák;
központosított adaptív forgalomirányítás, amelynél a csomópontok a helyi forgalmi információikat egy közös irányító központnak jelentik, amely erre válaszul forgalomirányítási utasításokat ad ki az egyes csomópontok részére.
Az említetteken kívül bevezethetõ még egy további forgalomirányítás-típus is, amelyet deltairányításnak neveznek. Ennél az eljárásnál a központi irányító egység munkáját a forgalomirányítási döntésekhez kizárólag abban az esetben használják fel, ha ezek a helyi információkra nem alapozhatók.
8. Fogalmazza meg a legrövidebb út meghatározásának célját és módszerét!
Nyilvánvaló hogy a forgalomirányítás során két pont között meg kell találni a legoptimálisabb útvonalat, amely még egyéb csomópontokat tartalmaz.
Matematikailag a probléma a gráfelmélet segítségével tárgyalható, ahol a csomópontok az egyes IMP-k, és a csomópontokat összekötõ éleket jellemezzük az elõbb említett mértékekkel. A feladat a gráf két csomópontja közötti olyan élekbõl álló útvonal meghatározása (shortest path), amelyre az érintett élek mértékeinek összege minimális. Az ismertetett módszer Dijsktrá-tól (1959) származik.
Minden csomópontot címkével látunk el amely zárójel elsõ tagjaként tartalmazza az adott csomópont legrövidebb távolságát a forráscsomóponttól. Ez induláskor minden csomópontra végtelen. A zárójelben lévõ második tag annak a csomópontnak a neve, amelyen keresztül valósul meg ez a legrövidebb út.
Az algoritmus mûködése során utakat talál, és úgy változnak a címkék is a legjobb utat tükrözve. Egy címke ideiglenes vagy állandó lehet. Amikor az algoritmus felfedezi, hogy egy adott címke a forrástól a címkéhez tartozó csomópontig vezetõ legrövidebb utat jelzi, akkor a címkét állandóvá teszi, és ezután már nem változtatja.
9. Mi az a mérték, és mitõl függ?
Az optimális útvonal nem feltétlenül jelenti a fizikailag legrövidebb útvonalat, mivel számos egyéb tényezõ is befolyásolhatja az optimális választást: lehet például mértéknek a csomópont-átlépések számát tekinteni, lehet azt az idõt, hogy mennyi idõ alatt jut el a csomag, vagy a vonalhasználat költségeit. Az objektív mérték megállapításához lehet olyan teszteket futtatni az adott szakaszokon amely magadja az átlagos sorbaállási és átviteli késleltetési idõt, és ezt tekinti a mértéknek. Általánosan egy adott szakasz mértékét a távolság, az adatátviteli sebesség, az átlagos forgalom, a kommunikációs költség, az átlagos sorhossz vagy más egyéb tényezõk alapján határozzák meg.
10. Ismertesse a véletlen forgalomirányítás módszerét!
A véletlen forgalomirányító eljárás alapján mûködõ rendszerben a továbbítandó csomagot a csomópont egy ún. véletlen folyamat segítségével kiválasztott az érkezõ vonaltól eltérõ más vonalon küldi tovább. Mivel a hálózat által ilyen módon szállított csomagok véletlen bolyonganak, ésszerûnek látszik, ha a csomagokhoz hozzárendeljük a mozgásuk során bejárt szakaszok számát és töröljük azokat a csomagokat, amelyek lépésszáma elér egy elõre meghatározott értéket. Ez az eljárás nem garantálja a csomagok kézbesítését, de nagyon egyszerûen realizálható, és nem túl bonyolult hálózatokban jól mûködhet.
11. Ismertesse az elárasztásos forgalomirányító eljárás módszerét!
Az elárasztásos forgalomirányító eljárás sem igényel semmi ismeretet a hálózatról. A csomópontok, mikor egy csomagot továbbítanak, a bejövõ csomagot minden vonalra kiküldenek, kivéve ahonnan érkezett. A lépések száma itt is korlátozva van. Jelentõs érdeme a módszernek, hogy a csomag legalább egy példányban mindenképp a legrövidebb úton ér célba. Ez azonban jelentõsen terheli a rendszert, mivel nagyszámú másolat (redundancia) van, és sok felesleges továbbítás történik. Az algoritmus rendkívül megbízható, és még megsérült rendszer esetén is mûködõképes. Érhetõ, hogy katonai alkalmazások esetén elõtérbe kerülhet a módszer, mert erõsen sérült hálózatban (sok csomópontot kilõnek) is nagy a valószínûsége egy üzenet célba jutásának.
12. Ismertesse a központi adaptív forgalomirányítás módszerét!
A központosított adaptív forgalomirányításban minden egyes csomópont helyzetjelentést állít össze, és abban a folyó sorhosszakat, a hálózat elemeinek meghibásodásait stb. elküldi a hálózat forgalomirányító központjába (RCC = Routing Controll Center). A központ ezek alapján átfogó képet alakít ki a hálózatról, és valamennyi forgalmi áramlat részére meg tudja határozni a legkedvezõbb útvonalat. Ezeket a legjobb utakat a hálózat csomópontjai forgalomirányítási táblák formájában kapják meg.
A központnak szóló helyzetjelentéseket és a csomópontoknak szóló új irányítási táblákat szabályos idõközözönként (szinkron üzemmódban) vagy csak jelentõs változás hatására (aszinkron üzemmódban) küldik. Ha a szinkron üzemmódot választják, akkor az irányító algoritmus mûködtetése érdekében a hálózatban áramoltatott vezérlõ információ fantasztikus mennyiségûvé válhat. Különösen, ha a hálózat maga nagy, akkor a túlzott mértékû irányítási funkció jelentõs többletterhelést okoz. Aszinkron üzemmódban viszont csak elfogadható mennyiségû vezérlõ információ áramlik a hálózatban.
Azt várhatnánk, hogy a hálózat forgalomirányító központja az optimális utak kiválasztásához a lehetõ legjobban hasznosítja a hálózat kapacitását. Az elkerülhetetlen idõkülönbségek miatt a csomópontokból elinduló állapotjelentések eleve késve érkeznek meg a központba és a távoli csomópontokból ez a késés már jelentõs lehet. Megfordítva, miután a központ elvégezte a forgalomirányító funkció által igényelt tekintélyes idejû számításokat, további idõhátrány származhat abból, hogy a csomópontok késve kapják a módosított forgalomirányítási táblákat. Így azután a központ olyan információk alapján dolgozik, amely részben már elavultak, és a csomópontok részére is olyan utasításokat ad ki, amelyek még inkább elavultak, amikor célba érnek.
13. Ismertesse az elszigetelt forgalomirányítás módszerét! Mi az a “forró krumpli” algoritmus? Mi a fordított tanulás módszere?
Ilyenkor a forgalomirányítási döntéseket a helyi körülmények alapján hozza a csomópont. Egyszerû algoritmus az ún. “forró krumpli” algoritmus. Ennek az a lényege, hogy a beérkezett abba kimeneti sorba rakja, amely a legrövidebb, legrövidebb ideig “égeti a kezét”, gyorsan megszabadul tõle. Lényeges, hogy nem foglalkozik az irányokkal.
Érdekes kiterjesztése az algoritmusnak, amikor enné a döntésnél az irányokhoz tartozó mértékeket is figyelembe veszi.
Ez azt jelenti, hogy nem küldi automatikusan a legrövidebb sorba, hanem figyelembe veszi a kiválasztott sor mértékét is.
"Forró krumpli" algoritmus
Például a fenti ábrán látható X jelû csomópont felõl érkezõ csomag az eredeti algoritmus szerint B felé lenne elküldve. A módosított algoritmus szerint ez már nem biztos, hiszen a mértéke (jósága) csak 0.6, ezért talán jobb lehet az A irányt választani. A korrekt döntéshez kell egy a sorhosszt jellemzõ mérõszámot is választani (1-ha üres a sor, 0 — ha nagyon sok csomag van elõtte) és így pl. a két szám szorzatának nagysága alapján hozni meg az irányra vonatkozó döntést.
Egy másik lehetséges algoritmus a fordított tanulás módszere. A hálózatban minden csomópont egy csomagot indít el amely tartalmaz egy számlálót és az elindító azonosítóját. A számláló értéke minden csomóponton történõ áthaladáskor megnöveli értékét egyel. Amikor egy csomópont (IMP) egy ilyen csomagot vesz, akkor ezt elolvasva tudja, hogy a csomagot küldõ hány csomópontnyi távolságra van tõle.
Természetesen az optimális út keresése érdekében, ha ugyanarra a távoli csomópontra egy kedvezõbb értéket kap (van rövidebb út is), akkor az elõzõt eldobva ezt jegyzi magának. Ha azonban meghibásodás következik be, vagy az optimális útvonal valamelyik része túlterhelõdik, akkor ezt az algoritmus nem veszi észre. Ezért célszerû idõnként “mindent felejteni”, törölni a feljegyzéseket, hogy az ilyen változó körülményekre is mûködjön az algoritmus.
14. Ismertesse az elosztott adaptív forgalomirányítás módszerét!
A megvalósított hálózatokban mindeddig legnépszerûbb az elosztott adaptív forgalomirányító eljárás.
Az algoritmus fõ célkitûzése az adatforgalom részére a legkisebb késleltetéssel járó útvonalak keresése. E célból minden egyes csomópontban egy táblázatot hozunk létre, amely minden egyes célállomáshoz megadja a legkisebb késleltetésû útvonalat, s ezzel együtt a továbbításhoz szükséges idõ legjobb becsült értékét. A hálózat mûködésének kezdetén a késleltetések a hálózat topológiája alapján becsült értékek, késõbb azonban, mihelyt a csomagok célba értek, a becsült késleltetési idõket felváltják a hálózatban ténylegesen mért továbbítási idõk. Az eredeti algoritmus szerint a késleltetési táblák adatait a szomszédos csomópontok rendszeresen megküldik egymásnak. Amikor a késleltetési táblákat megküldték, a csomópontok áttérnek a késéseket újraszámító fázisba, amelyben a saját sorhosszaikat és a szomszédos csomópontok által küldött késleltetési értékeket figyelembe veszik.
A szomszédos csomópontok között a késleltetési táblák cseréje természetesen sok vezérlõcsomag továbbításával történik, ami jelentõs többletterhelést ró a hálózatra. Ha a táblákat túl gyakran, pl. 2/3 másodpercenként tartják karban, a hálózati mérések azt mutatják, hogy a kis adatátviteli sebességû vonalak kapacitásának 50 százalékát a késleltetési táblák továbbításával járó forgalom foglalja le, és a lefoglalt kapacitás még a nagyobb sebességû vonalak esetén is észlelhetõ — bár kisebb — mértékû. A továbbított információról kimutatható, hogy az átvitt késleltetési táblák igen gyakran ugyanazt vagy majdnem ugyanazt az információt tartalmazzák, mint az õket megelõzõk.
A táblák ilyen, szinkron karbantartása helyett az aszinkron karbantartás a célravezetõbb. Ez utóbbi azt jelenti, hogy a csomópontoknak csak akkor kell továbbítaniuk a késleltetési táblákat, ha számottevõ változást észlelnek a forgalom intenzitásában, vagy a hálózat elemeinek mûködési körülményeiben. A késleltetési táblák újraszámítására csak akkor kerül sor, ha jelentõsebb helyi változás történt, vagy ha módosított késleltetési tábla érkezik valamelyik szomszédos csomóponttól.
15. Mi a torlódás, és mi a torlódásvezérlés célja? Mi a befulladás?
Azt hihetnénk, hogy ha a vonalak és csomópontok kapacitása elegendõ az adatforgalom lebonyolításához, akkor a szabad információáramlás minden esetben garantálható. (A közúti forgalomban is így van?) A tényleges helyzet azonban más. Elõfordul, hogy a rendeltetési helyen a csomagoknak a hálózatból való kiléptetése akadályba ütközik, mert a hálózat legfeljebb azzal a sebességgel tudja kézbesíteni a csomagokat, amilyen ütemben a felhasználó hajlandó azokat elfogadni. A csomagok küldõjére ekkor minél elõbb át kell hárítani ezt az akadályt, ellenkezõ esetben a csomagok a hálózatban felhalmozódnak. Ez jelenti azt a forgalomvezérlési funkciót, amelynek segítségével a hálózati forgalmat folyamatosan mozgásban lehet tartani.
Bár a hálózat adatátviteli kapacitását általában a várható igényeknek megfelelõre tervezik, mégis a forgalom statisztikus változásai, még ha alacsony bekövetkezési valószínûséggel is, de túlterhelést idézhetnek elõ. A jó hálózati forgalomvezérlési algoritmus megoldást ad a túlterhelések elviselésére is. Fel kell használnia beépített forgalomvezérlõ mechanizmusát arra, hogy a túlzott forgalmi igényeket visszautasítsa. Mindaddig fenn kell tartania ezeket a korlátozó intézkedéseket, ameddig a normális, korlátozás mentes üzem ismét vissza nem állítható.
Ha egyes hálózatrészek túltelítõdnek akkor a csomagok mozgatása lehetetlenné válhat. Azok a várakozási sorok, amelyeknek ezeket a csomagokat be kellene fogadniuk, állandóan tele vannak. Ezt a helyzetet nevezzük torlódásnak (congestion).
A torlódás szélsõséges esete a befulladás (lock-up). Ez olyan, fõként tervezési hibák miatt elõálló eset, amelyben bizonyos információfolyamok egyszer s mindenkorra leállnak a hálózatban. A jelenség jól illusztrálható a közúti körforgalomban lejátszódó hasonló események példájával. Ha az elsõbbségi szabály a körforgalomba belépõ forgalmat részesíti elõnyben, akkor torlódás léphet fel. A forgalom csak akkor indulhat meg újra, ha a szabályokat megváltoztatjuk. A csomagkapcsolt hálózatokban a helytelen puffer-elosztás és a rossz prioritási szabályok hasonló befulladásokat okozhatnak.
A torlódás a csomaghálózatokban olyan állapot, amelyben a hálózat teljesítménye valamilyen módon lecsökken, mert a hálózatban az áthaladó csomagok száma túlságosan nagy. A teljesítménycsökkenés jelentkezhet oly módon is, hogy a hálózat átbocsátóképessége (throughput) lecsökkent, anélkül, hogy a hálózat terhelését csökkentenénk, vagy pedig abban, hogy a hálózaton áthaladó csomagok késleltetése megnõtt. A teljesítménycsökkenés ezen jellegzetes tünetei többnyire együtt lépnek fel.
A torlódás lehet helyi jellegû, amikor a jelenség a hálózatnak csak bizonyos részét érinti, vagy súlyosabb, mikor az egész hálózatra kihat. A torlódás szélsõséges esetben olyan is lehet, hogy a forgalom egészen vagy csaknem egészen megbénul, amikor a hálózat egyáltalán nem vagy csak kevés adatot kézbesít a rendeltetésre és fogad el a forrástól. Nem lehet kérdéses, hogy ez olyan végzetes helyzet az adatátviteli hálózat számára, amelynek bekövetkezését bármi áron el kell kerülni.
16. Mutasson be néhány módszert a torlódás elkerülésére!
Pufferek foglalása: virtuális áramkörök esetén használható, hiszen itt az információ áramlását megelõzi a hívásfelépítés. Az IMP-ékben az adott virtuális áramkörhöz tárolóterület (puffer) foglalható. Az IMP csak akkor nyugtázza a bejövõ csomagot, ha tovább tudta küldeni (és így van szabad puffer). A nyugta egyben jelzi, hogy jöhet a következõ csomag.
Csomageldobás módszere: Itt nincs elõzetes puffer-foglalás. Ha a datagram szolgálatnál alkalmazzuk, akkor a csomagot egyszerûen eldobjuk, ha nincs hely. Virtuális áramkör esetén ez nem tehetõ meg, a csomagot újraadásig valahol tárolni kell. Mivel általában az adatcsomagok általában ráültetett nyugtákat is tartalmaznak, ezért eldobásuk nem célszerû. Érdemes egy külön “nyugtázott csomagok puffer-területe” részt fenntartani, és a csomag ha nyugtát tartalmaz, vizsgálat után eldobás helyett ide kerülhet.
Izometrikus torlódásvezérlés: Mivel a hálózaton jelenlévõ túl sok csomag okozza a torlódást, ezért célszerû a csomagok számát korlátozni. Ezt úgy lehet megtenni, hogy a hálózatban engedélycsomagok járnak körbe. Ha egy IMP adni kíván, egy ilyen engedélyt kell vennie, és annak továbbadása helyett egy adatcsomagot küldhet tovább. Mivel a hálózatban az engedélyek száma korlátozott, így az ezeket helyettesítõ csomagok száma is korlátozva lesz. Persze ez nem garantálja, hogy egy IMP-t ne árasszanak el csomagok. Másik probléma az engedélyek kiadásának és elosztásának megoldási nehézségei.
17. Mutassa be a lefojtó-csomagokat használó módszert!
A módszer alapfilozófiája: a torlódáskiküszöbölõ algoritmus csak akkor kezdjen mûködni, ha a hálózaton torlódásveszély kezd kialakulni. Erre a megoldás a következõ: minden IMP figyeli a kimeneti vonalainak átlagos kihasználtságát (K), és ezt mindig újraszámítja a pillanatnyi f vonalkihasználtság, és egy 0 és 1 közötti a felejtési tényezõ alapján:
Kuj=a*Krégi+(1-a)*f.
Ha K értéke egy küszöböt elér, akkor a kimeneti vonal “figyelmeztetés” állapotba kerül. Az IMP minden beérkezõ csomag elküldése elõtt — ha ezt ilyen állapotú kimeneti vonalon kell továbbküldenie — elküldi, de a forráshelyre visszaküld egy lefojtó csomagot a beérkezett csomagban talált célcímmel együtt. Amikor a forrás IMP egy ilyen lefojtó csomagot kap vissza, akkor adott mértékben csökkentenie kell az ilyen irányú forgalmát.
18. Ismertesse a három alapvetõ csomagtípusú szolgálatot!
Az elsõ a datagram (DG) szolgálat, amely lehetõvé teszi, hogy a felhasználó a hálózatban független csomagokat bárhová elküldjön, vagy bárhonnan fogadjon.
A második az állandó virtuális áramkör (PVC=Permanent Virtual Circuit), amely két DTE-t állandóan összeköt logikai csatornával. Ez biztosítja a csomagváltások során a sorrendhelyességet.
A harmadik szolgálat a virtuális hívás (VC=virtual call) ami az elõbbi PVC rövid idõre kapcsolt összeköttetés, ideiglenesen kialakított megfelelõje.
19. Mi az a PAD?
Fontos szolgáltatás a nem csomagkapcsolt hálózatokkal való illesztést biztosító a csomagösszeállítás-felbontás PAD (Packet Assembly-Disassembly) funkció. Ez a szolgáltatás az elõfizetõ bit és karakterfolyamait (pl. egy terminál jeleit) csomagokká alakítja illetve visszaalakítja). Ez teszi lehetõvé hogy a karakter üzemmódú terminálok csomag üzemmódú DTE-kel kommunikáljanak.
20. Ismertesse az X.25 hálózat három (fizikai-, keret- és csomagszintû) protokollszintjét!
A fizikai szint a csomagkapcsoló központhoz való kapcsolódást biztosítja adatáramkörökön keresztül. Az adatáramkör lehet bérelt áramkör, vagy kapcsolt összeköttetés, de akár analóg távbeszélõ áramkör is. Digitális átvitel esetén ez az X.21, amely egyaránt gondoskodik mind az összeköttetés gyors felépítéséhez a digitális címzésrõl és a bérelt áramkör mûködésérõl. Analóg áramkör esetén a modemes összeköttetés V.24 ajánlása használható, amit X.21bis szabvány néven is emlegetnek.
A második szint egy HDLC szerinti adatkapcsolat, amely a DTE és a DCE közötti hibamentes adatcserét biztosítja. A HDLC keretek az X.25 interfészen keresztül csak egy-egy csomagot hordoznak. A protokoll neve LAP-B (Link Access Protocoll-Balanced), ami egyenrangú állomásokat (kombinált állomás) definiál a két végponton.
A LAPB helyét a HDLC családban az alábbi ábrán láthatjuk.
A LAPB és a HDLC
LAP-B jellemzõk
A harmadik szint a csomagszint, amely az elõbbiekben felsorolt (DG, PVC, VC) csomagtípusú szolgálatotokat biztosítja. A virtuális áramkörön a forgalom vezérlését ablaktechnika biztosítja. Reset és újraindítás lehetséges hibaállapot fellépése esetén. A hívások lebonthatók, és a felszabaduló csatornák újra felhasználhatók.
21. Ismertesse az X.25 virtuális hívásának folyamatát!
A DTE-DCE interfészek közötti átvitelt megvalósító és lebontó folyamat vázlata az alábbi ábrán látható.
X.25 Virtuális hívás
A három fázis: a hívás felépítése, adatátvitel és lebontás csomagok segítségével történik. A forgalomvezérlés, ami megakadályozza hogy az egyik oldali gyorsabb DTE-DCE interfész elárassza csomagjaival a másik oldalt, a már megismert és csomagszinten alkalmazott csúszóablakos átviteli technikával történik. A vételi és adási ablakok mérete 8 illetve 128 lehet.
22. Mi az a keret-relézés? - 23. Mi a flow-control (adatáramlás vezérlés)?
Keret-relézés (Frame Relay): Mint a nevébõl következik nem a csomagokat, hanem az adatkapcsolati szint kereteit viszik át a megfelelõ minõségû hálózaton. A keret-relézés egy X.25-höz hasonló új módszer, bár az X.25-höz eltérõen nem megbízható összeköttetést biztosít ,nincs a sebességet és vevõ fogadóképességét figyelembe vevõ áramlásvezérlés (flow control).
Az átvitelhez HDLC kereteket használ, ahol az adatrész akár 4 kbájt is lehet.
A keretek egy vagy több, állandó kapcsolatra beállított virtuális áramkörön (Data Link Connection Identifier = DLCI) keresztül haladnak. Mivel a hibamentes keretátvitelt nem figyelik, ezért a felette lévõ réteg (HDLC IPC, TCP/IP) feladata a hibák felismerése, és a hibás keretek megismételtetése.
Ez azonban nem akkora probléma, mert a keret-relézést általában nem analóg (pl. telefon) vonalakon, hanem a kis hibaaránnyal mûködõ digitális átviteli vonalakon keresztül valósítják meg. Mivel nincs áramlásvezérlés, a vevõ azokat a kereteket, amelyeket nem képes venni, egyszerûen eldobja.
Alkalmazása elõtt meg kell adni a használni kívánt a maximális átlagos adatátviteli sebességet (pl. 56 kbit/s). Nagyobb sebességgel történõ küldés esetén, az átvitel elõtt néhány keret DE (Discard Eligibility) jelölést kap, és a sebesség túllépésekor ezeket fogja a protokoll elõször eldobni. Észak Amerikában az "európai" X.25 átvitel helyett használják.
6. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok
Mi a szállítási réteg feladata? Miért hasonlítjuk az adatkapcsolati réteghez?
Hogyan osztályozzuk a hálózati szolgálatokat minõségük alapján?
Milyen megoldások vannak a csomagtovábbítás hibáinak a kezelésére?
Mi a viszonyréteg feladata?
Mi a megjelenítési réteg feladata?
Milyen problémák léphetnek fel az adatábrázolással kapcsolatosan a hálózatokon?
Rajzolja fel az adattömörítés blokkvázlatát!
Ismertessen néhány tömörítési eljárást! Mi a darabszám kódolás? Mi a mintahelyettesítés? Mi a sorozathossz kódolás?
Mi a statisztikai kódolás? Mi a relatív kódolás?
Rajzolja fel a titkosítási modellt!
Ismertessen néhány helyettesítéses rejtjelezési megoldást!
Mi a felcserési és helyettesítéses rejtjelezés közti alapvetõ különbség?
Mi az a DES?
Milyen digitális áramköri elemekkel lehet egy bitcsoport felcserélését és helyettesítését megoldani?
Mi az alkalmazási réteg feladata?
1. Mi a szállítási réteg feladata? Miért hasonlítjuk az adatkapcsolati réteghez?
A rétegek közül a szállítási réteg még az alsó három réteg logikai folytatásának tekinthetõ, hiszen gondoljuk meg: ha egy hoszt üzenetet küld a másiknak, akkor az üzenet továbbítása elõtt ezt általában csomagokra kell darabolni, ezeket a hálózati rétegnek átadva át kell vinni a hálózaton és a célhosztnak átadni, ahol az üzenet összerakásra kerül. Az üzenetben leírt különféle fajtájú tevékenységet végre kell hajtani. Az üzenetkapcsolást használó rendszerek pontosan ebbõl a csomag-darabolásból és összerakásból adódó problémákat kerülik ki a teljes üzenet egy egységben történõ átvitelével.
A szállítási réteg feladata nagyon fontos: megbízható adatszállítás biztosítása a forráshoszt és a célhoszt között, függetlenül az alatta lévõ rétegek kialakításától. A cél eléréséhez a hálózati réteg által nyújtott szolgálatokra támaszkodik. Itt már a feladat a tényleges hoszt-hoszt kapcsolat hibamentes megvalósítása.
A használt protokollok sok esetben hasonlítanak az adatkapcsolati réteg protokolljaira, de itt az IMP-ket összekötõ fizikai csatornát, a két hoszt közötti teljes alhálózat jelenti. Fontos eltérések azért vannak:
Adatkapcsolat esetén a pont-pont összeköttetés miatt nem kell címzés, szállítási rétegnél kötelezõ.
Az összeköttetés létesítése adatkapcsolati szinten egyszerû: a másik oldal mindig ott van (ha nincs, akkor tönkrement). Szállítási réteg esetén a kezdeti összeköttetés létesítés bonyolult.
A csomagok átvitele is eltéréseket mutat az adatkapcsolati keretátviteltõl. Az alhálózat tárolókapacitása miatt elképzelhetõ, hogy egy csomag eltûnik (valahol tárolódik) majd egyszer hirtelen elõkerül. A csomagok duplázódása miatt felmerülõ problémákat is kezelni kell. Ez speciális protokoll használatát igényli.
Adatkapcsolati és szállítási réteg hasonlósága
Mivel a szállítási réteg a hálózati rétegre épül, ezért a hálózati szolgálat minõsége alapjaiban meghatározza a szállítási protokoll kialakítását.
2. Hogyan osztályozzuk a hálózati szolgálatokat minõségük alapján?
A típus: ez lényegében tökéletes, hibamentes szolgálat. Nincs elveszett, sérült, kettõzött csomag (vagy elhanyagolhatóan kevés.) Ilyenkor a szállítási protokoll az adatkapcsolati protokollhoz hasonló feltételekkel, nagyon könnyen és egyszerûen mûködik. LAN-ok esetén ez már sokszor teljesül.
B típus: Egyedi csomagok csak nagyon ritkán vesznek el, de a hálózati réteg idõnként kiad egy alaphelyzetbe állító, összes függõ csomagot törlõ ún. N-RESET-et. Ekkor a szállítási protokoll feladata az hogy összeszedje a hálózatban a maradékot, új összeköttetést létesítsen, újraszinkronizálja az átvitelt, és úgy folytassa az abbamaradt összeköttetést, hogy a felhasználó ebbõl semmit se vegyen észre. WAN-okra ez jellemzõ, és jóval összetettebb szállítási protokollt igényelnek.
C típus: Rossz minõségû, nem megbízható szolgálat, elveszett vagy kettõzött csomagokkal, gyakori N-RESET-el. Ilyenek a csak datagram szolgálatot nyújtó WAN-ok, és pl. a rádiós csomagszóró hálózatok. Ezek bonyolult összetett szállítási protokollt igényelnek.
3. Milyen megoldások vannak a csomagtovábbítás hibáinak a kezelésére?
a csomagok élettartamának korlátozása
csomópontátlépés számláló alkalmazása a csomagban, amelynek értéke minden csomópont átlépésekor eggyel növekszik; a csomag eldobásra kerül ha ez az érték egy adott korlátot elér,
a csomag létrehozásának idõpontját a csomagban tároljuk; a csomagot vevõ IMP-k ezt az idõpont alapján a csomag korát meg tudják állapítani. Ha a csomag “túl öreg”, eldobják.
háromutas kézfogás alkalmazása
Ennek az a lényege, hogy az összeköttetés létesítése során a felek tetszõleges, véletlen-számként választott kezdõsorszámmal kezdik az adásukat, így kiszûrhetõ egy korábbi összeköttetésbõl származó késve érkezett csomag.
Az összeköttetés lebontásakor biztosítani kell az adatvesztés mentes lebontást. Nem lehet addig törölni az összeköttetést, amíg az összes elküldött adat meg nem érkezik. Ezt az elõbb említett három-utas kézfogás alkalmazása biztosítja.
4. Mi a viszonyréteg feladata?
A viszonyréteg a szállítási réteg felhasználásával szolgálatokat nyújt a felette lévõ megjelenítési rétegnek. A fõ funkciója az, hogy lehetõséget biztosítson a viszony használóknak adatokat cserélni a viszonyokon keresztül. A viszonyok a szállítási összeköttetések felhasználásával valósulnak meg. Egy viszony használhat egy vagy több szállítási összeköttetést is.
Fontos feladata a viszonyrétegnek a párbeszédes kapcsolatok kezelése. Ez azt jelenti, hogy bár a szállítási réteg teljes duplex kapcsolatot biztosít, de egy kérdés, és rá a felelet fél-duplex kapcsolat használatát igényli. Ha például a szállítási réteg képes több kérdés fogadására, akkor a viszonyréteg feladata a soron következõ kérdések számontartása és rájuk a válaszok kikényszerítése. A gyakorlati megoldása ennek az adat-vezérjel (token) bevezetése: mindig csak a vezérjelet birtokló küldhet adatot, addig a másik félnek hallgatni kell. Az adatküldés befejezésekor az adat-vezérjelet átadja a másik oldalnak, és így a helyzet megfordul.
5. Mi a megjelenítési réteg feladata?
A megjelenítési réteg felelõs az információ megjelenítéséért és egységes értelmezéséért, a feladata a szállított információ jelentéséhez kapcsolódik: az adatábrázoláshoz, adattömörítéshez és a hálózati biztonsághoz és védelemhez.
6. Milyen problémák léphetnek fel az adatábrázolással kapcsolatosan a hálózatokon?
Tény, hogy különféle számítógépek különbözõ adatábrázolási módokat használnak. Ez karakterek esetén lehet különbözõ kódrendszerek használata (az IBM nagy gépek EBCDIC-kódja vagy az ASCII kód), de lehetnek a számábrázolásban különbségek is. Ha két gép között ilyen eltérések vannak, akkor a hálózati kapcsolat során átvitt adatokat a megfelelõ reprezentálás érdekében átalakítani, konvertálni kell. Struktúrált adatok esetén pl. rekordok esetén a helyzet bonyolultabb, mivel egyes mezõket kell konvertálni, míg másokat nem.
Az adatábrázolásból adódó problémák kezelése nem egyszerû: a küldõnek vagy a vevõnek kell biztosítania az átalakítást? Célszerû-e valami általános hálózati formátumot használni, és erre átalakítva lehetne adatot a hálózaton?
7. Rajzolja fel az adattömörítés blokkvázlatát!
A tömörítési módszer
8. Ismertessen néhány tömörítési eljárást! Mi a darabszám kódolás? Mi a mintahelyettesítés? Mi a sorozathossz kódolás?
Darabszám-kódolás: Ha egy adathalmazban sok egymás után következõ azonos szimbólum fordul elõ, célszerû egy külön szimbólumot fenntartani az ismétlõdés jelzésére, és utána következik az ismétlõdõ szimbólum, míg az azt követõ számérték jelzi az ismétlõdõ szimbólumok számát:
Például a felkiáltó jel legyen az ismétlõdés jelzõ: !
! (szimbólum) <x=számérték 0-255 között > a szimbólum <x>-szer ismétlõdik
!A112 -> 112 A betû egymás után
!! - > maga a ! jel
Minta helyettesítés: gyakori szimbólumsorozat helyettesítése speciális szimbólummal
Például a BASIC nyelvben szereplõ definiált alapszavak (INPUT, FOR, stb.) a program futtatása elõtt úgy bájtokban tömörítik, hogy a változókat, adatokat leíró ASCII karakterrel ábrázolt részeket változatlanul hagyják, (legfelsõ bit =0), míg az alapszavakhoz a maradék 128 kód valamelyikét rendelik hozzá (legfelsõ bit=1). Például: 80H->FOR, 81H->INPUT, stb. Ezzel az ún. tokenizálással a szöveges BASIC program mérete jelentõsen csökkenthetõ.
Sorozathossz kódolás (Run Lenght Encoding = RLL): Sok nullát tartalmazó bináris sorozatokban a nullák számát bináris számként adjuk meg.
Például:
000100100000100001 -> a nullák száma: 3 2 5 4 -> 3 bittel kódolva : 011 010 101 100
18 bit
9. Mi a statisztikai kódolás? Mi a relatív kódolás?
Statisztikai kódolás: a kódhossz a kód elõfordulási gyakoriságától függ. Ennek az a lényege hogy a információt leíró kódhalmazban a kódok hosszát azok gyakorisága alapján állapítjuk meg.
Jó példa erre a Morse ABC. Itt az angol szövegek leggyakoribb betûjének az “e”-nek a kódja a legrövidebb: a pont. A szintén gyakori “t” — nek pedig a vonás. Ilyen vonatkozásban, az ASCII kódrendszer, ahol minden szimbólum hossza egyformán 7 bit nem jó megoldás.
Predikció vagy relatív kódolás: ha az egymást követõ jelek nem sokban térnek el egymástól, akkor elég a kis különbségeket kódolni.
Például a PCM Pulzus Kód Modulációnál a beszédet 8 kHz-el mintavételezve 8 bites felbontással (kvantálással) -> 64 kbit/s adatfolyam keletkezik. Kisebb sebességû adatfolyam adódik, ha csak a mintavételezett jelek változását kódoljuk. Ez a Delta PCM.
10. Rajzolja fel a titkosítási modellt!
A titkosítási modell
11. Ismertessen néhány helyettesítéses rejtjelezési megoldást!
Egyábécés helyettesítés: Elsõ híres alkalmazójáról Julius Ceasar-ról elnevezve szokták Ceasar-féle rejtjelezésnek is hívni. Az eredeti abc-t egy három (általános esetben: k) karakterrel eltolt abc-vel helyettesíti, és így írja le a szöveget. Bár a lehetõségek száma nagy, de a nyelvi-statisztikai alapon könnyen fejthetõ. (betûk, szavak relatív gyakorisága alapján)
Többábécés rejtjelezés: 26 Ceasar-abc sort tartalmazó négyzetes mátrix. Nyílt szöveg fölé egy kulcsot (egy szöveget) írunk, és a kulcsban lévõ betû dönti el, hogy melyik sort használjuk az adott nyílt szövegbeli betû titkosítására.
ABC....XYZ KULCSOCSKAKULCSOCSKA
BCD...YZA EZ A NYILT IRAT
... OT.......
ZAB...WXY
E betût az O betû helyettesíti, mert a K-val kezdõdõ sor 5.-ik (E betû az 5-ödik!) tagja O.
Z betût az T betû helyettesíti, mert a U-val kezdõdõ sor 26.-ik (Z betû az 26-odik!) tagja T.
A mátrix sorainak keverésével hatásosabb lesz a módszer, de ekkor a mátrix a kulcs részévé válik. Megfejtés alapja: a kulcs hosszának jó megsejtése.
Más: betûkódolás helyett két- három vagy négy betû kódolása, vagy szavak használata. (kulcs egy könyv (pl. szótár), és elküldjük hogy adott oldal hányadik sora (számok).
Porta-féle rejtjelezésnél 26*26-os mátrixot használunk, amelynek minden eleme betû-pár. A nyílt szöveg sorban egymás után álló két karaktere a mátrix egy sorát és oszlopát határozza meg, a metszéspontban lévõ betûpárt írjuk az eredeti betû-pár helyére.
12. Mi a felcserési és helyettesítéses rejtjelezés közti alapvetõ különbség?
A helyettesítéses rejtjelezések és kódolások a nyílt szöveg szimbólumainak sorrendjét változatlanul hagyják, csak álcázzák. A felcseréléses rejtjelezések a betûk sorrendjét változtatják, de nem álcázzák.
13. Mi az a DES?
DES (Data Encyption Standard) — Adattitkosítási szabvány
A számítógépek megjelenésével az a hagyományos módszerek (helyettesítés és felcserélés) továbbélnek, de a hangsúly máshová került. Mivel régen emberek voltak a titkosítók, ezért a készítõk egyszerû, emberek által jól megtanulható algoritmusokat és hosszú kulcsokat használtak.
A számítógépek megjelenésével felmerült az igény olyan titkosítási algoritmusok iránt, amelyek olyan komplikáltak, hogy még egy számítógép se tudja megfejteni. Manapság a titkosítási algoritmus a nagyon bonyolult (hiszen a számítógép végzi), és a megfejtõ még sok titkosított szöveg birtokában sem tudja megfejteni.
A DES módszer lényegében egy 64 bites nyílt szöveget 64 bites titkosított szöveggé alakít egy 56 bites titkosítási kulcs segítségével.
14. Milyen digitális áramköri elemekkel lehet egy bitcsoport felcserélését és helyettesítését megoldani?
Bináris elemek esetén a felcserélések és helyettesítések egyszerû áramkörök segítségével valósítható meg.
Bitcsoport felcserélése és helyettesítése
A felcseréléseket a P doboz, a helyettesítéseket az S doboz végzi. A P doboz nem más mint egy 8 bemenetû és 8 kimenetû áramkör, egy bemenõ paraméter által meghatározott össze-vissza kötött ki- és bemenetekkel, azaz a bemeneti 8 bit felcserélésével állítja elõ a 8 bites kimenetet.
A helyettesítést az S doboz végzi, ez a doboz a bemenetére adott 3 bit nyílt szöveget alakítja át 3 bit titkos szöveggé.
A titkosítás elsõ lépésben egy kulcstól független felcserélés történik, az utolsóban, pedig ennek az inverze. Az utolsó lépésben egyszerûen az elsõ 32 bitet felcserélik az utolsó 32 bittel. A közbülsõ 16 fokozat ugyanúgy mûködik, de a kulcs más-más része határozza meg az alkalmazott P és S dobozok konkrét felépítését. Ez természetesen logikai függvényekkel is leírható, és ez alapján titkosító program is készíthetõ.
15. Mi az alkalmazási réteg feladata?
Az alkalmazási réteg feladata a felhasználó és a felhasználói programok számára a hálózati szolgáltatásokat biztosító illesztést biztosítása. A fõ hálózati szolgáltatások a következõk:
állományokhoz való hozzáférés, állományok továbbítása,
elektronikus levelezés,
virtuális terminálok,
egyéb, pl. névszolgálatok.7. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 1 - 10
Miért elõnyös a számítógépek helyi hálózatba kapcsolása?
Ismertesse a 802.1-802.5 szabványokat!
Miért osztotta a szabvány az adatkapcsolati réteget két alrétegre? Mi ezek feladata?
Milyen típusú kábelek használható a fizikai rétegben?
Melyek a közeghozzáférés-vezérlési alréteg funkciói ?
Mi a logikai kapcsolatvezérlési alréteg feladata?
Mi az a SAP? Milyen réteghatárom helyezkedik el?
Ismertesse a hálózati-LLC rétegek közötti szolgáltatási elõírásokat!
Ismertesse a LLC-MAC rétegek közötti szolgáltatási elõírásokat!
Milyen részekbõl állnak a lokális hálózatok fizikai egységei?
Ismertesse a 802.3 szabványt! Mi a közeghozzáférés módszere? Milyen a hálózat topológiája? Mi a kapcsolata az Ethernettel?
Mit takarnak a MAU és az AUI fogalmak?
1. Miért elõnyös a számítógépek helyi hálózatba kapcsolása?
Hatékonyabban lehet felhasználni a rendszer erõforrásait; nem kell minden programot és adatot egy gépen tartani a munkához, az adatokhoz, amennyiben ez szükséges mások is hozzáférnek.
A perifériák száma is csökkenthetõ: közös nyomtatók, közös CD meghajtók is használhatók.
A fentiek mellett ma már a hálózat a munkatársak közötti hatékony kommunikáció eszköze is, levelezésre, közös adatbázisok és egyéb információk kezelésére is felhasználható.
2. Ismertesse a 802.1-802.5 szabványokat!
A 802.1-es szabvány a szabványhalmaz alapjait írja le, és az interfész primitíveket definiálja.
A 802.2-es az adatkapcsolati réteg felsõ részét, az ún. LLC (Logical Link Control - logikai kapcsolatvezérlés) alréteget definiálja. Sokáig vita volt arról, hogy az eltérõ közeg-hozzáférési módszerek miatt hová tartozzon a közeghozzáférés: a fizikai réteghez, vagy az adatkapcsolati réteghez. A vita lezárásaként az adatkapcsolati réteget osztották két részre: a közeg-hozzáférési alrétegre (MAC - Media Access Control - közegelérés vezérlés) és az LLC-re.
A 802.3-as szabvány a CSMA/CD (Ethernet) leírása. Nagyon fontos itt megjegyezni, hogy a 802.3 szabvány és az Ethernet nem azonos fogalmak. Az Ethernet egy termék, azaz a 802.3-as szabvány megvalósítása.
A 802.4-es szabvány a vezérjeles sín, és a
A 802.5-as szabvány a vezérjeles gyûrû leírása.
3. Miért osztotta a szabvány az adatkapcsolati réteget két alrétegre? Mi ezek feladata?
A 802.2-es az adatkapcsolati réteg felsõ részét, az ún. LLC (Logical Link Control - logikai kapcsolatvezérlés) alréteget definiálja. Sokáig vita volt arról, hogy az eltérõ közeg-hozzáférési módszerek miatt hová tartozzon a közeghozzáférés: a fizikai réteghez, vagy az adatkapcsolati réteghez. A vita lezárásaként az adatkapcsolati réteget osztották két részre: a közeg-hozzáférési alrétegre (MAC - Media Access Control - közegelérés vezérlés) és az LLC-re.
4. Milyen típusú kábelek használható a fizikai rétegben?
A sodrott érpár, a koaxiális kábel (alap- és szélessávú) és az optikai kábel.
5. Melyek a közeghozzáférés-vezérlési alréteg funkciói ?
Közeghozzáférés-irányítás A hálózati állomások szabályokat ill. eljárásokat használnak, hogy vezéreljék a fizikai csatorna megosztását.
Keretezés Kezdeti és záró információ jelzés hozzáadására van szükség ahhoz, hogy azonosítani lehessen az üzenetek elejét és végét, hogy az adó és a vevõ szinkronizálódjon, és felismerjék a hibákat.
Címzés A hálózat címzést használ, hogy azonosítani tudja az üzenet adásában és vételében résztvevõ eszközöket.
Hibafelismerés Célja a helyes üzenetadás és vétel ellenõrzése.
6. Mi a logikai kapcsolatvezérlési alréteg feladata?
Az adatkapcsolati réteg logikai kapcsolatvezérlés szintjén az IEEE 802-es szabványt hozott létre: ezen a szinten minden IEEE 802-es szabvány közös, már amit a felsõbb rétegek felé mutat. Az alréteg szervezi az adatfolyamot, parancsokat értelmez, válaszokat generál, a hibákat ellenõrzi és helyreállítási funkciókat hajt végre.
Ez az alréteg, a felette álló rétegeknek nyújt szolgáltatást ugyanolyan módon, ahogy azt a hagyományos adatkapcsolati protokoll nyújtja a távolsági hálózatban. Az OSI referenciamodellt követõ LAN kialakításban, a logikai kapcsolatvezérlés feletti réteg tulajdonképpen a hálózati réteg.
Az LLC/MAC felületek közötti szolgáltatási elõírások azokat a szolgáltatásokat rögzíti, amelyeket az LLC, és az alatta levõ közeghozzáférés-vezérlési (MAC) alréteg felületei között definiálnak.
A logikai kapcsolatvezérlés felel teljes mértékben az állomások közötti adatblokkok cseréjéért. A lokális hálózatban az adatblokkok cseréjéhez a hálózat állomásai között létesítendõ logikai kapcsolatra van szükség.
7. Mi az a SAP? Milyen réteghatáron helyezkedik el?
Ahhoz, hogy meg tudják különböztetni az ugyanazon állomás által létesített különbözõ cseretípusokat, bevezették a szolgáltatás-hozzáférési pont (Service Access Point — SAP) fogalmát, amelyet a hálózati állomásban az egyetlen adatcserében résztvevõ egyedi elem azonosítására használnak. (lásd 1. fejezet) A szolgáltatás-hozzáférési pontot úgy is értelmezhetjük, mintha egy port címe, vagy egy állomás magasabb rétegeihez való hozzáférési pont lenne.
Az alábbi ábrán látható két szolgáltatás-hozzáférési ponttal rendelkezõ eszköz különbözõ más eszközökkel történõ adatblokk cserére használhatja a SAP-jait. Az eszköz természetesen számos SAP-ot használhat. Azt a szolgáltatás-hozzáférési pontot, amelyik adatblokkot küld, forrás szolgáltatás-hozzáférési pontnak (Source SAP — SSAP), azt pedig, amelyik adatblokkot vesz rendeltetési szolgáltatás-hozzáférési pontnak (Destination SAP — DSAP) nevezik.
Szolgálat hozzáférési pontok
Azt az adatblokkot, amely a forrásállomás logikai kapcsolatvezérlési alrétegébõl eljut a célállomás logikai kapcsolatvezérlési alrétegéig, logikai kapcsolatvezérlési protokoll adatblokknak (LLC Protocol Date Unit — LLC PDU) nevezzük Az adás folyamán a forrásállomás logikai kapcsolatvezérlõ alrétege átadja az adatblokkot a közeghozzáférés-vezérlõ alrétegnek. Az átadott adatblokk felépítése is az ábrán látható.
Ezek az adatblokkok parancsokat és nyugtákat is hordozhatnak, azaz az üzenet feldolgozásának a vezérlésére használják.
A forrás SAP cím mindig egyedi, ami egyetlen olyan SAP-ot azonosít, amely az eredeti adatblokkot küldte. A rendeltetési SAP cím vagy egy egyetlen SAP-ot azonosító egyedi cím, vagy csoportcím. A csoport SAP cím a rendeltetési SAP-ok olyan csoportját határozza meg, amelybe tartozó rendeltetési állomás mindegyike veszi az adatblokkot.
8. Ismertesse a hálózati-LLC rétegek közötti szolgáltatási elõírásokat!
A felsõbb hálózati réteg és a logikai kapcsolatvezérlési alréteg felületek közötti kapcsolat számára két mûveleti típust definiálnak: a kapcsolatmentes szolgáltatást, illetve a kapcsolatorientált szolgáltatást.
Az elsõ típus esetén nincs szükség logikai kapcsolat létrehozására az adó- és vevõállomás között, és minden elküldött adatblokkot közvetlenül dolgoznak fel. Nem végeznek sorszámellenõrzést (amivel biztosítanák, hogy az adatblokkot ugyanabban a szekvenciában vegyék, mint az a kiküldés, során volt), és a vevõállomás az adatblokk vétele után nem küld nyugtát. A kapcsolatmentes szolgáltatásoknál nincs folyamatvezérlés és hibajavítás. (azaz datagram szolgáltatás). Itt csak két szolgálati primitív van:
L_DATA.request : A hálózati réteg az LLC-hez az adatblokkot továbbítja, és kéri elküldését.
L_DATA.indication : Jelzi a hálózati rétegnek, hogy adatblokk érkezett, majd továbbítja is.
A második mûveleti típus kapcsolatorientált szolgáltatás: Az adó- és vevõállomás között kapcsolatot kell létesíteni a mûveletek megkezdése elõtt, összeköttetést kell fenntartani majd az összeköttetést bontani.
Itt öt primitív osztályt definiáltak: az L_CONNECT primitívek két SAP közötti logikai kapcsolat létesítésére szolgálnak, míg az L_DISCONNECT primitívek a kapcsolat bontására. Az L_DATA_CONNECT primitívek a felépített összeköttetésen keresztüli adatátvitelt vezérlik. Az L_RESET primitívekkel hozható alaphelyzetbe az összeköttetés. Az L_CONNECTION_FLOWCONTROL primitívek a két réteg közti adatcserét vezérlik, a sebességkülönbségeket egyenlítik ki.
9. Ismertesse a LLC-MAC rétegek közötti szolgáltatási elõírásokat!
Az LLC/MAC interfész szolgáltatások lehetõvé teszik, hogy az egyik állomás LLC alrétege adatot cseréljen a másik állomás ugyanezen alrétegével. Ezt három szolgálati primitív segítségével valósítják meg:
MA_DATA.request: Adatblokk küldésének kérése,
MA_DATA.indication: Adatblokk vétele és továbbítása megtörtént a MAC rétegbõl az LLC rétegbe,
MA_DATA.confirm: LLC jelzi, hogy elfogadta.
10. Milyen részekbõl állnak a lokális hálózatok fizikai egységei?
Az adapterkártya Ezt a speciális perifériakártyaként kapható eszközt, az adapterkártyát, a hálózat állomásaként használni kívánt valamennyi személyi számítógépbe beépítik. Az adapterkártya tartalmazza a logikai kapcsolatvezérlést, és a közeghozzáférést vezérlõ funkciókat megvalósító hardvert és förmvert (firmware).
A kábelrendszer A kábelrendszer azt a kábelt, ill. vezetéket jelenti, amelyet a hálózatban lévõ eszközök összekapcsolására használnak. Általában idetartoznak még azok a csatlakozószerelvények is, amelyek lehetõvé teszik, hogy az eszközök a kábelre csatlakozzanak. A legtöbb lokális hálózatnál használt alapvetõ vezetékválaszték a következõ: sodrott érpár kötegbõl álló kábel, koaxiális kábel és a fénykábel.
Koncentrátorok és erõsítõk Egyes lokális hálózati kialakítások koncentrátorokat, ill. hozzáférési egységeket használnak, hogy a hálózati jelek erõsítése és elosztása megoldott legyen, illetve a hálózatban levõ eszközök egy központi helyen kerüljenek összeköttetésbe egymással. Ezeket szokták HUB-oknak, jelismétlõknek is nevezni.
11. Ismertesse a 802.3 szabványt! Mi a közeghozzáférés módszere? Milyen a hálózat topológiája? Mi a kapcsolata az Ethernettel?
Az Ethernet közeghozzáférésének alapgondolatát már bemutattuk. Mielõtt egy állomás adni akar, belehallgat a csatornába. Ha a kábel foglalt, akkor az állomás addig vár, amíg az üressé nem válik, máskülönben azonnal adni kezd. Ha egy üres kábelen két vagy több állomás egyszerre kezd el adni, ütközés következik be. Minden ütközést szenvedett keretû állomásnak be kell fejeznie adását, ezután véletlenszerû ideig várnia kell, majd az egész eljárást meg kell ismételnie.
Az Ethernet hálózatok átviteli sebessége 10 Mbit/s.(Ma már 100 Mbit/s is lehet!) Ez persze nem jelenti azt, hogy egy Ethernet hálózatnak minden körülmények között ez a maximális átviteli sebessége, hiszen egy ilyen hálózat a lehetséges terhelésének csak mintegy 60 %-án üzemeltethetõ ésszerûen. Tehát az Ethernet optimális sebessége mintegy 4.5 Mbit/s Ethernet hálózatokban többféle kábeltípus használható:
Elnevezés
A kábel fajtája
Jelregenerálás nélküli maximális hossz (m)
10BaseT
árnyékolatlan csavart érpár
100
10Base2
vékony koax kábel
185
10Base5
vastag koax kábel
500
10BaseF
üvegszál
>1000
Vékony koax kábelezés esetén a jelek visszaverõdésének megakadályozására a végpontokat a kábel hullámellenállásával megegyezõ értékû 50 W -os ellenállással kell lezárni. Mivel a számítógépek sorosan fel vannak fûzve a kábelre, a csatlakoztatást oly módon lehet megvalósítani, hogy a koaxiális kábelt egyszerûen kettévágják a két végére ún. BNC csatlakozót szerelnek, és egy ún. T csatolót illesztenek be ez csatlakozik a számítógép hálózati kártyájára.
Az elõre kialakított hálózatoknál egy új csatlakozás létesítése egyszerûbb. A felszerelt fali csatlakozásról kell eltávolítani az ún. rövidzáró hurkot és a helyére kötni két darab elõre szerelt koaxiális kábelt mindkét végén BNC csatlakozóval, valamint egy T csatlakozás segítségével a számítógéphez illeszteni. Mindkét módszer hátránya, hogy a számítógép-hálózat mûködésének néhány percre való felfüggesztését kívánja. Nagy hálózatok esetén, ahol gyakran kell új felhasználót a rendszerhez kapcsolni, vagy a rendszer leállítása nehezen oldható meg ez az eljárás erõsen megkérdõjelezhetõ. Továbbá, minél több ilyen csatlakozás van a hálózatban annál valószínûbb, hogy valamelyiknél érintkezési hiba keletkezik. Újabban rendelkezése állnak ún. megszakítás-nélküli csatlakozók is, ám ezek telepítése meglehetõsen költséges.
A vastag Ethernet kábel többnyire sárga színû ( bár ezt semmilyen szabvány nem rögzíti), ezért gyakran yellow cable -nek is nevezik. A nagyfrekvenciás jelillesztés miatt a kábel borításán azonos távolságokra felfestett jelzések (gyûrûk) jelzik azokat a pontokat, ahol a kábelhez hozzá lehet csatlakozni. Ezt a kábelezési módszert a magasabb költségek, és a különleges szereléstechnikája miatt ( pl.: az ilyen kábelek csak meghatározott íveken hajlíthatók) csak olyan esetekben használják ahol az erõsebb külsõ zavarok miatt szükséges az erõsebb árnyékolás (pl.: ipari felhasználás), illetve nagyobb az áthidalandó távolság.
A vastag kábeleknél a számítógép-csatlakoztatás módja az ún. vámpír csatlakozó használata. Az ilyen rendszerû csatlakozás kialakítási módja a következõ: a kábelbe egy rendkívül pontos mélységû és szélességû lyukat fúrnak. A lyuknak a rézmagban kell végzõdnie. Ebbe a lyukba kell becsavarni egy speciális csatlakozót (ez a vámpír csatlakozó) , amelynek végül is ugyanaz a célja mint a T csatlakozónak, csak nem kell elvágni a kábelt. A vámpír csatlakozókat csak a kábel jelölt, meghatározott pontjain lehet elhelyezni.
Ilyenkor a kábelre egy adó-vevõt (transceiver vagy MAU - Media Attachment Unit) is illeszteni kell, amihez csatlakoztatott kábel köti össze az adó vevõt a számítógépben lévõ illesztõ kártyával. Az adó-vevõkábel (AUI=Attachment Unit Interface) legfeljebb 50 méter hosszú lehet, és öt különállóan árnyékolt sodrott érpárt tartalmaz. A MAU csatlakozója (Canon DB-15) négy szimmetrikus jeláramkört, tápellátást és földelést szolgáltató vezetéket tartalmaz. A jeláramkörök két jelvezetékbõl (A és B) és az árnyékolásukból (S) állnak.
AUI kábel bekötése
Áram-kör
Név
MAU-hoz
MAU-tól
Bekötés
Megjegyzés
DO
Data Out
x
DOA-3, DOB-10, DOS-11
Adat kimenet
DI
Data In
x
DIA-5, DIB-12, DIS-4
Adat bemenet
CO
Control Out
x
COA-7, COB-15, COS-8
Vezérlés kimenet
CI
Control In
x
CIA-2, CIB-9, CIS-1
Vezérlés bemenet
VP
Voltage Plus
x
13
12 Volt
VC
Voltage common
x
6
VP másik ága
PG
Protective Ground
x
14+fémház
Védõföld (árnyékolás)
Ethernet esetén vastag koax kábelhosszúsága max. 500 m, a vékony koaxé 185 m lehet. A hálózat által átfogott távolság növelése érdekében az egyes kábeleket ismétlõk (repeater) segítségével össze lehet kötni. Az ismétlõ egy fizikai rétegbeli eszköz, amely mindkét irányból veszi, felerõsíti és továbbítja a jeleket. A hálózat szemszögébõl az ismétlõkkel összekötött kábelszegmensek egyetlen kábelnek tekinthetõk (eltekintve az ismétlõ okozta plusz késleltetéstõl).
Egy rendszer több szegmenset és több ismétlõt tartalmazhat, de nem lehet két olyan adó-vevõ, amely 2,5 km-nél távolabbra helyezkedik el egymástól, ill. nem lehet olyan adó-vevõ közötti út, amely négynél több ismétlõn halad keresztül.
Csavart érpár alkalmazásakor minden ilyen módon bekötött számítógép lényegében pont-pont kapcsolatot valósít meg az elosztó eszközzel, az UTP több-portos jelismétlõvel. Ilyen eszközöknek 8...16 UTP csatlakozásuk van (RJ-11 jelû telefoncsatlakozó) a számítógépek felé, és bemenetükön UTP csatlakozó (ilyen módon fa struktúrájú UTP kábelezés valósítható meg), optikai kábel csatlakozó, BNC, vagy AUI csatlakozó található.
Hálózatépítésnél különféle épületkábelezési megoldás lehetséges. Lehet hogy csak egyetlen kábel kígyózik át az épület szobáin úgy, hogy az állomások a hozzájuk legközelebb esõ ponton csatlakoznak rá. Lehetséges egy, az alaptól a tetõig futó gerinckábel alkalmazása, amelyre az egyes emeleteken ismétlõk segítségével vízszintes kábelek csatlakoznak. Egyes megvalósításainál a függõleges gerincvezeték vastag, míg a vízszintesek vékony kábelek.
Ethernet hálózat
A jelenlegi Ethernet kábelezési technika az üvegszálas (egyre ritkábban koax) gerincvezetéket részesíti elõnyben, amelyhez jelismétlõkön (UTP multiport repeater) keresztül csavart érpárokkal csatlakoznak a számítógépek, csillag topológiát formálva. A különféle fizikai kábelezés megfelelõ csatlakozás-párokat tartalmazó egységek használatát követeli meg. Ezek lehetnek az üvegszálnál alkalmazott csatlakozók (ST, FC/PC, SMA, SC, FDDI), vékony koax BNC csatlakozója, a vastag koax-nál a AUI csatlakozót használnak, míg csavart érpárnál az RJ-11-es telefoncsatlakozót.
Bármilyen is legyen a közeg a szakadt kábelek, rossz megcsapolások, laza csatlakozók komoly adatátviteli problémákat okoznak. Lelassul a hálózat, sok “hálózati hiba” üzenet jelenik meg a rendszerben. Kinyomozásukra különbözõ technikákat fejlesztettek ki. Alapvetõen egy ismert alakú jelet bocsátanak a kábelre. Ha a jel akadályba vagy a kábel végébe ütközik, akkor visszhang keletkezik, amely a jellel ellenkezõ irányba terjed. A jel kibocsátási és a visszhang visszaérkezési idejét precízen mérve a visszhang keletkezési helye meghatározható. Ezt a technikát idõbeli reflektometriának (time domain reflectometry) nevezik.
12. Mit takarnak a MAU és az AUI fogalmak?
Adó-vevõ (transceiver vagy MAU - Media Attachment Unit): amihez csatlakoztatott kábel köti össze az adó vevõt a számítógépben lévõ illesztõ kártyával. Az adó-vevõkábel (AUI=Attachment Unit Interface) legfeljebb 50 méter hosszú lehet, és öt különállóan árnyékolt sodrott érpárt tartalmaz. A MAU csatlakozója (Canon DB-15) négy szimmetrikus jeláramkört, tápellátást és földelést szolgáltató vezetéket tartalmaz. A jeláramkörök két jelvezetékbõl (A és B) és az árnyékolásukból (S) állnak.
7. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 11 - 20
7. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 21 - 28
7. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 11 - 20
13. Milyen kódolást használ a 802.3? Mi a lényege?
14. Ismertesse a 802.3 MAC protokollját! Milyen keretformátumot használ? Milyen a címzés?
15. Ismertesse a 802.4 szabványt! Mi a közeghozzáférés módszere? Milyen a hálózat topológiája? Milyen kábelezést használ?
16. Ismertesse a 802.4 MAC protokollját! Milyen keretformátumot használ? Milyen a címzés?
17. Hogyan történik a logikai gyûrû karbantartása?
18. Ismertesse a 802.5 szabványt! Mi a közeghozzáférés módszere? Milyen a hálózat topológiája? Mi a gyûrû felépítés elõnye? Milyen kábelezést használ?
19. Ismertesse a 802.5 MAC protokollját! Milyen keretformátumot használ? Milyen a címzés?
20. Hogyan történik a vezérjeles gyûrû karbantartása?
13. Milyen kódolást használ a 802.3? Mi a lényege?
Az összes 802.3 implementáció, beleértve az Ethernetet is, manchester kódolást használ, amelyet az alábbi ábrán láthatunk. A bitek közepén lévõ jelváltás iránya jelenti a 0 vagy 1 információt, és ezen átmenet segítségével a küldõ szinkronizálhatja a VEVÕ-t.
A bitek közepén levõ átmenetek segítségével a küldõ szinkronba hozhatja a vevõt. Bármelyik idõpontban a kábel a kõvetkezõ három állapot egyikében van: 0-ás bit átvitele (alacsonyból magasba való átmenet), 1-es bit átvitele (magasból alacsonyba való átmenet), vagy tétlen (0 V). A jel magas szintjét +0,85 V, alacsony szintjét - 0,85 V jelenti.
Jelszintek az Ethernet hálózatban
14. Ismertesse a 802.3 MAC protokollját! Milyen keretformátumot használ? Milyen a címzés?
A 802.3 keretszerkezete az alábbi ábrán látható.
Minden keret egy 7-bájtos elõtaggal (preamble) kezdõdik, amely 10101010 mintájú. E minta Manchester-kódolása, amely egy 10 MHz-es, 5,6 usec idõtartamú négyszögjel, lehetõséget biztosít a vevõ órájának; hogy az adó órájához szinkronizálódjon.
Ezután következik a keretkezdet (start of frame) bájt, amely a keret kezdetét jelöli ki az 10101011 mintával.
802.3 keretformátum
A keret két címet tartalmaz, egy célcímet és egy forráscímet. A szabvány 2- és 6-bájt-os címeket is megenged, de a 10 Mbit/s-os alapsávú szabvány számára kijelölt paraméterek csak 6-bájtos címek használatát engedélyezik. A célcím legfelsõ helyiértékû bitje (I/G) közönséges címek esetén 0, csoportcímek esetén 1 értékû. A csoportcímek teszik lehetõvé több állomás egyetlen címmel való megcímzését. Amikor egy keret csoportcímet tartalmaz célcímként, akkor a keretet a csoport minden tagja veszi. Az állomások egy meghatározott csoportjának való keretküldést többes-küldésnek (multicast) nevezik. A célcímben csupa 1-est tartalmazó keretet az összes állomás veszi. Ez az üzenet-szórás (broadcast).
A címzésnél érdekes a legmagasabb helyiértékû bit melletti 46. bit (U/L) használata. Ez a bit a helyi és a globális címeket különbözteti meg. A helyi címeket a hálózatmenedzserek jelölik ki és a helyi hálózaton kívül nincs jelentõségük. A globális címeket ellenben az IEEE jelöli ki azért, hogy a világon ne fordulhasson elõ két azonos globális cím. Mivel 48 - 2 = 46 bit áll rendelkezésre, ezért megközelítõleg 7*1013 globális cím létezik. Az alapgondolat az, hogy 46 bitet használva már a világ bármely két állomása megcímezheti egymást. A célok megtalálásának módja már a hálózati rétegre tartozik. Ezt a 6*8 bájtot megegyezés szerint hexadecimális alakban, bájtonként kettõspontokkal elválasztva adják meg, például:
3A:12:17:0:56:34
15. Ismertesse a 802.4 szabványt! Mi a közeghozzáférés módszere? Milyen a hálózat topológiája? Milyen kábelezést használ?
Sajnos a gyûrû mint fizikai topológia kevéssé illeszkedik a futószalagok egyenes vonalú kialakításához. Ezért egy olyan kialakítást szabványosítottak, amely fizikailag lineáris buszkialakítása miatt üzenetszórásos módot használ (azaz a gyûrûtõl eltérõen nem pont-pont kapcsolati módon dolgozik). Logikailag azonban gyûrû felépítésû. Elnevezése: vezérjel busz, vagy vezérjeles sín.
A logikai gyûrû szervezés azt jelenti, hogy minden állomás ismeri a bal és a jobb oldali állomásának a címét. Ez a szomszédság nem a fizikai elhelyezkedés, hanem a gyûrûben elfoglalt logikai elhelyezkedés szerinti. Amikor a gyûrût elindítják, elsõként a legmagasabb sorszámú állomás küldhet üzenetet. A küldés után átadja a küldés jogát a közvetlen szomszédjának, amit egy speciális keret a vezérjel (token) képvisel. Ez a vezérjel a logikai gyûrû mentén jár körbe, állomásról állomásra. Küldési joga csak a tokent birtokló állomásnak van, ezért ütközés nem jöhet létre. A gyûrûhöz csatlakozó állomások minden üzenetet vesznek, de csak a neki szólót veszik figyelembe.
Fontos megjegyezni, hogy a sínhez való fizikai csatlakozás nem jelent azonnal gyûrûhöz való csatlakozást is: az állomások gyûrûbe illesztése, illetve eltávolítása a vezérjel-busz MAC-protokolljának a hatáskörébe tartozik. Maga a protokoll nagyon bonyolult, 10 különbözõ idõzítést, és számos belsõ állapotváltozót használ.
A fizikai réteg a kábeltelevíziózásban használt 75 ohmos szélessávú koaxiális kábel. Mind az egykábeles mind a kétkábeles (irányonként egy kábel) rendszer használható, fõállomással, illetve az nélkül.
Három különbözõ modulációs módszer használható: fázis-folytonos ill. fázis-koherens frekvenciamoduláció, valamint amplitudó moduláció. A lehetséges sebességek: 1.5 ill. 10 Mbit/s. A modulációs technikák a kábel 0, 1 és tétlen állapota mellett még további három állapot fennállását is lehetõvé teszik, amelyeket hálózatvezérlési célokra, jelzésátvitelre használnak.
16. Ismertesse a 802.4 MAC protokollját! Milyen keretformátumot használ? Milyen a címzés?
A gyûrû üzembe helyezésekor az állomások a gyûrûbe cím szerint csökkenõ sorrendbe kerülhetnek be. A vezérjel küldés is mindig a nagyobbtól a kisebb sorszámú állomás felé irányul. Amikor egy állomás megkapja a vezérjelet, azt adott ideig birtokolhatja, és ez alatt az idõ alatt — ha a keretei rövidek —, akár több keretet is elküldhet.
Ha a vezérjelet birtokló állomásnak nincs elküldendõ kerete, akkor a tokent azonnal továbbküldi. A prioritás megvalósításának fontossága miatt négy, növekvõ prioritási osztály van a forgalom számára: 0 , 2, 4, 6. Ez utóbbi a legnagyobb prioritású. Mûködési szempontból úgy is tekinthetjük, mintha minden állomás négy különféle prioritású alállomásból állna: az érkezõ kereteket a prioritásuk szerinti alállomás dolgozza fel.
Amikor a vezérjel megérkezik egy állomáshoz, annak 6-os alállomása aktivizálódik. Ha van kerete, azonnal kezdi küldésüket. Amikor végzett (vagy amikor az idõzítése lejárt), a vezérjelet belül átadja a 4-es alállomásnak, amely szintén az idõzítésének lejártáig küldhet kereteket. Ezután az is továbbadja a vezérjelet 2-es prioritású alállomásnak, majd az a 0-ás alállomásnak, ahol keretek elküldésre kerülnek. Ezek után a vezérjelet a következõ állomásnak kell továbbküldeni.
Az idõzítések megfelelõ beállításával elérhetõ például az, hogy a teljes vezérjel-birtoklási idõ egy jól meghatározott része a 6-os prioritású forgalomé legyen. Ez lehetõvé teszi, hogy a hálózati adatátviteli kapacitás egy adott részét a 6-os prioritású forgalom számára tartsa fenn, és pl. hang vagy más valósidejû forgalom lebonyolítására használható. Az alsóbb prioritásoknak számára a maradék idõ áll rendelkezésre.
Ha például 50 állomásos, 10 Mbit/s-os sebességû hálózat paramétereit úgy állítjuk be, hogy a 6-os prioritású forgalom a teljes kapacitás 1/3-át foglalja le, akkor az alállomások 1/3*10.000/50=67 kbit/s-os garantált sebességgel rendelkeznek a 6-os prioritású adatok átviteléhez.
Ez a sebesség állomásonként pédául egy kis, a vezérlõinformációk átvitelére alkalmas maradék kapacitással együtt, egy ISDN hangcsatorna megvalósításához elegendõ.
A vezérjeles sín keretformátuma az alábbi ábrán látható.
Az elõtag, a vevõ órájának szinkronizálását segíti elõ. A kezdetjelzõ és a végjelzõ mezõ a keret határait jelzik. Mindkét mezõ analóg kódolású szimbólumokat tartalmaz, amelyek a digitális 0 és 1 kódolásától jelentõsen különböznek. A speciális határoló jelek alkalmazása miatt nincs szükség adathossz mezõre.
802.4 keretformátum
A keretvezérlés-mezõ az adat- és a vezérlõkereteket különbözteti meg egymástól, és adatkeretek esetén a keretek prioritását hordozza. Tartalmazhat olyan jelzést is, amely a célállomást a keret hibátlan vagy hibás vételének nyugtázására kötelezi.
Vezérlõkeretek esetén a keretvezérlés mezõ a keret típusát jelöli. A megengedett típusok halmaza a vezérjel-átadási és a különbözõ gyûrû-karbantartási keretekbõl áll. Ez utóbbiak között vannak az állomásokat a gyûrûbe be- illetve kiléptetõ kerettípusok. Megjegyezzük, hogy a 802.3 szabványban vezérlõ keretek nincsenek. A következõ táblázat a vezérlõkereteket mutatja be:
Keretvezérlõ mezõ
Név
Feladata
00000000
Claimtoken
Vezérjel-igénylés gyûrû-inicializáláskor
00000001
Solicit successor2
Az állomások beléptetésének engedélyezése
00000010
Solicit successor1
Az állomások beléptetésének engedélyezése
00000011
Who follows
Felépülés elveszett vezérlõjelbõl
00000100
Resolve contention
Versenyhelyzet feloldás több állomás egyidejû gyûrûbe lépése esetén
00001000
Token
Vezérjel átadás
00001100
Set successor
Állomások kilépésének kezelése
A célcím és a forráscím mezõ ugyanolyan, mint a 802.3-ban. Akárcsak a 802.3-ban, egy adott hálózatban vagy csak 2 bájtos, vagy csak 6 bájtos címeket használhatnak az állomások Az egyedi és csoportcímek, valamint a lokális és globális címek kijelölésére ugyanazok vonatkoznak, mint 802.3-asnál.
Az adatmezõ hossza 8182 bájt 2 bájtos címzés, illetve 8174 bájt 6 bájtos címzés esetén. Ez több mint ötszöröse a legnagyobb 802.3-beli keretnek. (Persze ott azért választottak rövid kereteket, hogy egy állomás ne tarthassa fel túl hosszú ideig a többi állomást). A vezérjeles sínen az idõzítésekkel lehet korlátozni a hosszú keretek küldését, egyébként viszont nagyon kényelmes hosszú kereteket küldeni akkor, ha követelmény a valós idõben történõ feladat-végrehajtás. Az átviteli hibák kiszûrésére az ellenõrzõösszeg-mezõ szolgál. Ugyanazt az algoritmust használja, és ugyanúgy több tagú, mint a 802.3-é.
17. Hogyan történik a logikai gyûrû karbantartása?
Az állomások be- illetve kikapcsolása gyakran elõforduló esemény, így meg kell oldani a gyûrûbe való be- és kiléptetést. A MAC réteg protokollja, az esetleg fellépõ versenyhelyzetek feloldásával együtt ezt pontosan definiálja. A feloldási algoritmus a 802.3-nál megismert bináris exponenciális visszatartás módszere.
Miután a gyûrû felállt, minden állomásinterfész nyilvántartja a két logikailag szomszédos állomás címét. A vezérjel birtokosa a táblabeli Solicit-successor keretek egyikének elküldésével rendszeres idõközönként ajánlatot kér a gyûrûhöz még nem tartozó állomásoktól. A keret a küldõ és a küldõt a sorban követõ állomás címét tartalmazza. Azért, hogy a gyûrûcímek csökkenõ sorrend szerinti rendezettsége megmaradjon, csak az ebben a tartományban lévõ állomások kérhetik beléptetésüket. Egyszerre csak egy állomás beléptetése valósulhat meg. Ennek az a célja, hogy korlátozni lehessen a gyûrûkarbantartásra felhasználható idõt.
Ha egy adott idõn belül egyetlen állomás sem ajánlkozik, akkor a vezérjel birtokosa folytatja tovább tevékenységét. Ha pontosan egy állomás kér belépést, akkor a beléptetés végrehajtódik, és ez az állomás lesz a vezérjel birtokosának következõ új szomszédja.
Ha egyszerre két vagy több állomás jelent be belépési igényt, akkor kereteik, akár a 802.3 esetén, ütközni fognak és összekeverednek. A vezérjel birtokosa ezután egy Resolve-contention keret elküldésével kezdeményezi a versenyfeloldási algoritmus végrehajtását.
Az új állomások beléptetési kérelmei nem befolyásolhatják a vezérjel körbefutási idejének legrosszabb esetre számolt értékét. Minden állomásban van egy idõzítõ. óra, amely minden vezérjel-igényléskor nullázódik. Amikor a vezérjel beérkezik, az óra újbóli nullázása elõtt az állomás megvizsgálja az óra értékét (azaz az elõzõ vezérjel-körbejárási idõt). Ha ez meghalad egy bizonyos értéket, akkor arra következtet, hogy a forgalom túl nagy, ezért ebben a körben az állomás nem fog belépési ajánlatot küldeni.
A gyûrû elhagyása ennél könnyebb. Egy Q állomás, amelyet a P állomás elõz meg, és a R állomás követ, (sorrend: P - Q - R) úgy lép ki a gyûrûbõl, hogy P-nek egy Set-successor keretet küld, amellyel közli, hogy ezentúl P követõje nem Q, hanem R (sorrend: P - R). Ezután a Q egyszerûen abbahagyja a küldést.
A gyûrû üzembe helyezése az új állomás beléptetésének egy speciális esete. Amikor bekapcsolják az elsõ állomást, egy bizonyos idõ múlva észreveszi, hogy nincs forgalom. Ezután egy Claim token keretet küld el. Mivel nem észlel más, vezérjelért versengõ társat, ezért létrehoz egy vezérjelet, valamint egy gyûrût, — amelynek egy tagja lesz, ez az állomás. Rendszeres idõközönként kéri új állomások belépési ajánlatát. Ahogy új állomásokat kapcsolnak be, válaszolni fognak ezekre a kérésekre, és az elõzõekben leírt mechanizmus szerint beléphetnek a gyûrûbe. Végsõ soron minden bekerülni akaró állomás be is tud kerülni a gyûrûbe.
Az átviteli és hardverhibák következtében probléma lehet a gyûrûvel és a vezérjellel is. Például, mi történik akkor, ha egy állomás a vezérjelet egy már mûködésképtelenné vált állomásnak továbbítja? A megoldás magától értetõdõ. Miután a vezérjelet elküldi, elkezdi figyelni a szomszédos állomást, hogy kibocsát-e vezérjelet vagy keretet. Ha nem küld semmit, akkor az állomás újabb vezérjelet küld.
Ha ez szintén tönkremegy, akkor az állomás egy Who follows keretet küld el, amely a következõ szomszédos állomás címét tartalmazza. Amikor a meghibásodott állomás után kõvetkezõ állomás észrevesz egy Who follows keretet, amely éppen az elõzõ szomszédjának címét hordozza, akkor egy Set successor keret küldésével válaszol annak az állomásnak, amelynek kõvetkezõ szomszédja meghibásodott, és magát nevezi meg új szomszédként. A meghibásodott állomás tehát így kikerül a gyûrûbõl.
Most tegyük fel, hogy egy állomás nemcsak, hogy nem továbbítja a vezérjelet, hanem még kõvetkezõjének következõjét sem találja meg, amely ugyancsak tönkrement. Erre egy új stratégiát alkalmaz a Solicit successor-2 keret elküldésével, annak ellenõrzésére, hogy egyáltalán van-e "valaki, aki még él". Ezt kõvetõen ismét a szabványos versenyprotokoll kerül végrehajtásra, amelyben minden olyan állomás részt vehet, amely be akar kerülni a gyûrûbe. Végül a gyûrû újra felépül.
Megint egy más típusú probléma az, amikor a vezérjel birtokosa megy tönkre, és nem ereszti el a vezérjelet. Ezt a problémát a gyûrû inicializálási algoritmusa oldja meg. Minden állomás rendelkezik egy idõzítõ órával, amely egy keret hálózatban való megjelenésekor nullázódik. Amikor ez az óra egy küszöbidõt elér, akkor az állomás egy Claimtoken keretet bocsát ki, és az új vezérjel megszerzéséért verseny indul meg.
További probléma az, ha egyszerre több vezérjel jelenik meg. Ha a vezérjelet birtokló állomás észrevesz egy másik állomástól származó vezérjelet, akkor saját vezérjelét azonnal eldobja. Ha két vezérjel volt, akkor most már csak egy van. Ha több mint két vezérjel lenne, akkor ez a folyamat addig folytatódik, amíg újból csak egy vezérjel marad. Ha az állomások véletlenül az összes vezérjelet eldobnák, akkor az aktivitás hiánya egy vagy több állomást arra késztetne, hogy vezérjel-generálási folyamatot indítson el, amelynek lefolyását már láttuk.
18. Ismertesse a 802.5 szabványt! Mi a közeghozzáférés módszere? Milyen a hálózat topológiája? Mi a gyûrû felépítés elõnye? Milyen kábelezést használ?
Bevezetésként meg kell jegyeznünk azt a tényt, hogy a gyûrû nem igazán alkalmas üzenetszórásos átvitelre, hiszen tulajdonképpen kör alakba rendezett, két pont közötti kapcsolatok halmaza. A gyûrûtechnológia majdnem teljesen digitális, szemben pl. a 802.3-al, amely jelentõs mennyiségû analóg elemet tartalmaz az ütközések érzékeléséhez. A gyûrû kiszámítható felsõ idõkorlátos csatorna-hozzáférést is biztosít. A létezõ többféle gyûrû kialakítások közül a 802.5 által szabványosítottat vezérjeles gyûrûnek (token ring) nevezik.
A gyûrûben zajló átvitel tervezésénél és elemzésénél alapvetõ kérdés egy bit "fizikai hossza". Ha egy gyûrû K Mbit/s-os adatátviteli sebességgel rendelkezik, akkor 1/K m sec-onként kerül ki egy bit az átviteli közegre. A tipikus 200 m/m s-os jelterjedési sebességgel számolva ez azt jelenti, hogy egy bit megközelítõleg 200/K métert foglal el a gyûrûn. Emiatt például 1 Mbit/s-os gyûrû, amelynek kerülete 2000 m, csak 10 bitet tartalmazhat egyszerre.
A gyûrûinterfészeknek két üzemmódjuk van: vételi és adási. Minden gyûrûinterfészhez érkezõ bit az állomás egy ideiglenes regiszterébe (pufferébe) kerül, — ahonnan az adott állomás ismét a gyûrûbe küldi ki. Vétel esetén a pufferben levõ bitet a gyûrûbe való kiírás elõtt az állomás megvizsgálja, majd továbbadja. Ha nem az eredetit küldi tovább, akkor adásról beszélünk. A bitek interfészeknél való pufferelése, másolása minden egyes állomásnál 1-bites késleltetést eredményez.
Ha az állomások tétlenek, a vezérjeles gyûrûben, egy speciális bitminta, az ún. vezérjel (token) jár körbe. Amikor egy állomás keretet akar küldeni, még a küldés elõtt meg kell szereznie a vezérjelet, és el is kell távolítania a gyûrûbõl. Mivel csak egyetlen vezérjel van, ezért csak egyetlen állomás adhat egyszerre, így tehát a csatorna-hozzáférés ugyanúgy ütközés mentesen valósul meg, mint a vezérjeles sín esetén.
A vezérjeles gyûrû tervezésének további gondja az, hogy magának a gyûrûnek is elegendõ késleltetéssel kell rendelkeznie ahhoz, hogy tétlen állomások esetén is képes legyen a teljes vezérjel befogadására és keringtetésére. A késleltetés két komponensbõl áll: az egyes állomások okozta 1-bites késleltetésbõl és a jelterjedési késleltetésbõl.
A tervezõknek majdnem minden gyûrûben számolniuk kell az állomásoknak különbözõ idõkben, különösen éjszakára való kikapcsolásával, és az ebbõl adódó késleltetések csökkenésével. Ha az állomások gyûrûillesztõi a gyûrûtõl kapják áramellátásukat, akkor az állomások leállításának nincs ilyen hatása. Ha azonban az interfészek kívülrõl kapják az áramot, akkor a gyûrû folytonosságának fenntartása miatt úgy kell azokat megtervezni, hogy kikapcsoláskor a bemenetük a kimenetükhöz kapcsolódjon. Ez nyilvánvalóan megszünteti az 1-bites késleltetést.
Rövid gyûrû esetén ezért éjszakára mesterséges késleltetéseket illesztenek be, így teszik képessé a gyûrût a vezérjel további fenntartására és keringtetésére.
A gyûrûben körbeterjedõ biteket a küldõ állomások távolítják el a gyûrûbõl. Az állomás megõrizheti — az eredeti bitekkel való összehasonlításhoz — vagy el is dobhatja azokat. Ez a gyûrûszerkezet nem korlátozza a keretek maximális méretét, hiszen az egész keret egyszerre úgy sem jelenik meg a gyûrûben.
Miután egy állomás az utolsó keretének utolsó bitjét is elküldte, a vezérjelet vissza kell helyeznie a gyûrûbe. Az utolsó bit visszaérkezése — és a gyûrûbõl való kivonása után az interfésznek azonnal vételi üzemmódba kell visszaállnia, nehogy ismét kivonja a vezérjelet, amely az utolsó bitet követõen érkezik, hacsak addigra már egy másik állomás meg nem szerezte.
A keretek nyugtázása nagyon egyszerûen megoldható. A keretformátumnak egyetlen 1-bites mezõt kell tartalmaznia, amely kezdetben nulla. Amikor a célállomás megkapja a keretet, ezt a mezõt 1-be állítja. Mivel a keretet a küldõ vonja ki, ezért könnyen tudja ezt a bitet, a nyugtát ellenõrizni. Ha a keret üzenetszórásos típusú, az több állomásnak szól, akkor ennél sokkal bonyolultabb nyugtázási mechanizmust használnak (ha egyáltalán használnak).
Amikor a forgalom kicsi, akkor a vezérjel a mûködési idõ legnagyobb részében a gyûrûben körbe-körbe fut. Alkalomszerûen egy-egy állomás kivonja a gyûrûbõl, kereteit elküldi, majd ismét visszahelyezi a gyûrûbe. Ha azonban a forgalom olyan nagy, hogy az egyes állomásoknál sorok keletkeznek, akkor ahogy egy állomás befejezi adását és a vezérjelet visszahelyezi a gyûrûbe, a következõ állomás, figyelve azt, azonnal lecsap rá, és kivonja a gyûrûbõl. Ily módon az adási engedély, szép egyenletesen ciklikus multiplexálás jelleggel, körbeforog a gyûrûben: Nagy terhelés esetén a hálózat hatékonysága a 100%-ot is elérheti.
A 802.5 szabvány szerinti gyûrû a fizikai rétegben a 1, 4 vagy 16 Mbit/s-os sebességre alkalmas árnyékolt sodrott érpárt használ. Az IBM verziója, akárcsak a legtöbb vezérjeles gyûrû, 16 Mbit/s-os sebességen mûködik. A jeleket a különbségi Manchester-kódolással kódolják. A magas és alacsony logikai értékeket 3,0-4,5 V közötti pozitív, ill. negatív jelek képviselik. Rendesen a különbségi Manchester-kódolás magas-alacsony és alacsony-magas váltásokat használ a bitek jelzésére, de a 802.5 bizonyos vezérlõbájtokban (pl. keretek elejének és végének jelzésére) alacsony-alacsony és magas-magas átmeneteket is használ. Ezek a nem adat jellegû jelek csak egymást követõ párokban fordulnak elõ azért, hogy ne idézzenek elõ egyenfeszültségû komponenst a gyûrûn.
Sajnos a gyûrûhálózatokban a kábel megszakadása esetén az egész gyûrû mûködése megszûnik. A probléma megoldása: a huzalközpont (wire center), amely a 105. ábrán látható. Minden állomás egy bejövõ és egy elmenõ vezetékkel kapcsolódik hozzá.
Huzalközpont
A huzalközponton belül egy állomás be és kimenõ vezetékét rövidre záró ún. terelõ relék (az ábrán K-val jelölve) vannak, amelyeket az állomások látnak el árammal. Ha a gyûrû megszakad, vagy egy állomás meghibásodik, akkor a tápáram hibája miatt a relé elenged, így az állomás kikerül a logikai gyûrûbõl. A reléket szoftver is mûködtetheti, így lehetõség nyílik olyan diagnosztikai programok írására, amelyekkel az állomások egyenkénti kiiktatása révén hibás állomásokat, ill. gyûrûszegmenseket fel lehet fedezni. Bár a 802.5 szabvány formálisan nem követeli meg az ilyen huzalközpontot, de a gyakorlatban elvárják, hogy a 802.5 hálózatok a megbízhatóság és a karbantarthatóság növelése érdekében huzalközponttal rendelkezzenek. A kialakítására az IBM a struktúrált kábelezést használja.
Amikor a hálózat több egymástól messze fekvõ állomáscsoportból áll, akkor logikusan bõvítve több huzalközpontból álló topológia is létrehozható úgy, hogy az ábrán levõ állomás kábelpárok egyikét egy távoli huzalközpontba tartó kábelpár váltja fel.)
19. Ismertesse a 802.5 MAC protokollját! Milyen keretformátumot használ? Milyen a címzés?
A MAC alréteg alapmûködése nagyon egyszerû. Amikor nincs forgalom, akkor a gyûrûn egy 3-bájtos vezérjel kering körbe-körbe addig, amíg valamelyik állomás meg nem szerzi a második bájtja egy adott, 0 értékû bitjének 1-be állításával. Ezáltal az elsõ két bájt keretkezdet szekvenciává alakul át. Az állomás ezután az alábbi ábrán látható módon egy normál adatkeret további részeit kezdi el küldeni.
802.5 keretformátum
Rendes körülmények között a keret elsõ bitje a gyûrûn körbeérve még azelõtt visszatér küldõjéhez, hogy az a teljes keretet el tudta volna küldeni. Csak egy nagyon hosszú gyûrû képes egy teljes keretet felvenni. Következésképpen az adó állomásnak már küldés közben el kell kezdeni a gyûrû "lecsapolását", azaz az útjukat befejezõ bitek kivonását a gyûrûbõl.
Egy állomás a vezérjelet legfeljebb az ún. vezérjel tartási ideig (token-holding time) birtokolhatja, amelynek alapértéke 10 ms. Ha az elsõ keret elküldése után még elegendõ idõ marad, az állomás további kereteket is elküldhet.
Ha az összes keret elküldése befejezõdött, vagy a vezérjel tartási idõ lejárt akkor az állomásnak vissza kell állítania a 3-bájtos vezérjelet, és vissza kell helyeznie a gyûrûre.
Az ábrán látható Kezdetjelzõ és Végjelzõ mezõk a keretek elejét és végét jelzik. Az adatbájtoktól való megkülönböztethetõsége érdekében, érvénytelen különbségi Manchester mintákat (HH és LL) tartalmaznak. A Hozzáférési vezérlés mezõ tartalmazza a vezérjelet, valamint a Figyelõbitet, a Prioritásbiteket és a Lefoglalásbiteket. Az adatkereteket a vezérlõkeretektõl a Keretvezérlés bájt különbözteti meg. Ezeket a Célcím és a Forráscím mezõk követik, amelyek ugyanazok mint 802.3-ban és 802.4-ben. Ezután az adatmezõ következik, amely tetszõleges hosszúságú lehet (!), hosszát csak a vezérjel tartási idõ korlátozza. Az Ellenõrzõösszeg mezõje megegyezik a 802.3-aséval és 802.4-esével.
Egy érdekes, a másik két protokollban nem létezõ bájt a Keretstátusz-bájt. Ez tartalmazza az A és C biteket. Amikor egy keret megérkezik a célcímmel megegyezõ állomás interfészéhez, a keret elhaladása során az interfész bebillenti az A bitet.
Ha az interfész be is másolja a keretet az állomás memóriájába, akkor a C bitet is bebillenti. A keret bemásolása puffer-hiány vagy egyéb más okokból meghiúsulhat. Amikor egy állomás kivonja az általa elküldött keretet, megvizsgálja az A és C biteket. Három kombináció lehetséges :
1. A = 0 és C = 0 - a célállomás nem létezik, vagy nincs bekapcsolva.
2. A = 1 és C = 0 - a célállomás létezik, de nem fogadta a keretet.
3. A = 1 és C = 1 - a célállomás létezik és a keretet bemásolta.
Ez az elrendezés a keretek egyidejû nyugtázását is biztosítja. Ha egy keretet visszautasítanak, de a cél létezik, akkor a küldõ opcionálisan egy kis idõ múlva ismét próbálkozhat. Mivel a Keretstátusz bájt az ellenõrzõösszeg hatáskörén kívül van, ezért az A és C biteket a keret belsejében megismételték kompenzálva a megbízhatóság csökkenését.
A végjelzõ egy E bitet tartalmaz, amelyet akkor billent be egy interfész, ha hibát érzékel (pl. egy nem engedélyezett Manchester-mintát fedez fel). Tartalmaz még egy olyan bitet is, amelynek segítségével egy logikai sorozat utolsó keretét lehet megjelölni, azaz hasonló jellegû mint egy állományvége (EOF=end-of file) jel.
A 802.5 többszintû prioritáskezelésre alkalmas. A 3 bájtos vezérjel középsõ bájtjának egyik mezõje a vezérjel prioritását adja meg. Amikor egy állomás egy p prioritású keretet akar küldeni, akkor addig kell várnia, amíg egy olyan vezérjelet el nem tud kapni, amelyiknek prioritása kisebb vagy egyenlõ p-nél. Továbbá, egy állomás a következõ vezérjel lefoglalását megkísérelheti úgy is, hogy az éppen áthaladó keret lefoglalásbitjeit olyan prioritásúvá írja át, amilyen prioritással rendelkezõ keretet el kíván küldeni.
Ha azonban ezekbe a bitekbe már nagyobb prioritást jegyeztek be, akkor az állomás lefoglalási kísérlete sikertelen lesz. Az aktuális keret elküldését követõen a visszaállítandó vezérjel prioritásának meg kell egyeznie az eredeti lefoglalt vezérjel prioritásával.
Kis gondolkodással belátható, hogy ez a mechanizmus egyre följebb és följebb emeli a lefoglalási prioritást. A probléma megoldására a protokoll néhány összetettebb szabályt fogalmaz meg. A gondolat lényege, hogy egy prioritást emelõ állomás az emelés végrehajtását követõen, a prioritás csökkentés felelõsévé válik.
20. Hogyan történik a vezérjeles gyûrû karbantartása?
A vezérjeles sín protokolljában a gyûrûkarbantartás teljesen decentralizált megoldású. A vezérjeles gyûrû karbantartása ettõl teljesen eltérõ módon valósul meg. Minden gyûrûben van egy felügyelõ állomás (monitor station), amely a gyûrû karbantartásáért felelõs. Ha a felügyelõ állomás meghibásodik, akkor a helyébe, egy versenyprotokoll alapján gyorsan megválasztott másik állomás lép. (Minden állomásnak megvan az esélye, hogy felügyelõ állomássá váljon.) Amíg azonban megfelelõen mûködik, a felügyelõ állomás egyedül felelõs a gyûrû helyes mûködéséért.
Amikor a gyûrû feláll és az elsõ állomás — vagy bármelyik állomás — észreveszi, hogy nincs felügyelõ állomás, egy Claim token vezérlõkeretet küldhet el. Ha ez a keret anélkül visszaér a küldõhöz, hogy valaki más ugyancsak Claim token keretet küldött volna, akkor maga a küldõ válik felügyelõvé (minden állomásba beépítik a felügyelõvé válás képességét). A vezérjeles gyûrû vezérlõ kereteit a következõ táblázatban foglaltuk össze:
A vezérjeles gyûrû vezérlõ keretei
Keretvezérlõ
mezõ
Név
Feladata
00000000 Duplicate address test Ellenõrzi, hogy van-e két azonos címû állomás
00000010 Beacon A gyûrûszakadás lokalizálásához
00000011 Claim token Próbálkozás felügyelõvé válásra
00000100 Purge A gyûrû újraindítása
00000101 Active monitor present A felügyelõ periodikusan bocsátja ki
00000110 Standby monitor present Potenciális felügyelõ jelenlétét hirdeti ki
A felügyelõ felelõs többek között a vezérjel-vesztés figyeléséért, a gyûrûszakadáskor elvégzendõ teendõk elvégzéséért, az összekeveredett keretek eltávolításáért és az árván maradt keretek kiszûréséért. Árva keret akkor keletkezik, amikor egy állomás egy rövid keretet a maga teljességében kibocsát, de annak kivonására már nem képes, mert idõközben meghibásodott vagy kikapcsolták. Ha erre a rendszer nem figyelne, akkor a keret a végtelenségig cirkulálna.
A vezérjel-vesztést a felügyelõ állomás egy, a lehetséges leghosszabb vezérjel nélküli intervallum értékére beállított idõzítéssel ellenõrzi. Ezt abból a feltételezésbõl kiindulva számítja ki, hogy minden állomás teljes vezérjel-tartási idejét kihasználva ad. Ha ez az idõzítés lejár, akkor a felügyelõ megtisztítja a gyûrût, és egy új vezérjelet állít elõ.
Az összekeveredett, ill. meghibásodott kereteket érvénytelen formátumuk vagy helytelen ellenõrzõösszegük révén lehet felismerni. A felügyelõ ekkor magán keresztül bocsátva felnyitja, majd megtisztítása gyûrût, és új vezérjelet bocsát ki. Az árva keretek kiszûrését úgy végzi el, hogy minden keresztülhaladó keret hozzáférési vezérlés mezõjében bebillenti a felügyelõbitet. Ha egy bejövõ keretben ez a bit már beállított, akkor ez arra hívja fel a figyelmet, hogy a keret eltávolításáért felelõs állomás valószínûleg hibás, hiszen csak így fordulhat elõ, hogy a keret már másodszor halad át a felügyelõn. A felügyelõ állomás ekkor maga távolítja el ezt a keretet.
Az egyik monitorfunkció a gyûrû hosszával kapcsolatos. A vezérjel 24 bit hosszú, ami azt jelenti, hogy a gyûrûnek elég hosszúnak kell lennie ahhoz, hogy 24 bitet egyszerre tartalmazhasson. Ha az állomások 1-bites késleltetése, plusz a kábel késleltetése kisebb mint 24 bit, akkor a felügyelõ külön késleltetésekkel biztosítja a vezérjel keringtethetõségét.
A gyûrû szakadási helyének behatárolását a felügyelõ állomás nem képes egyedül megoldani. Amikor egy állomás valamelyik szomszédját mûködésképtelennek érzékeli, akkor egy Beacon keretet bocsát ki, amelyben megadja a feltételezhetõen hibás állomás címét. Ezeket az állomásokat a huzalközpontban levõ terelõ-relék segítségével emberi beavatkozás nélkül ki lehet iktatni a gyûrûbõl.
7. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 1 - 10
7. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 21 - 287. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 21 - 28
Ismertesse az FDDI felépítését. Miért használ két gyûrût? Hogyan kapcsolódnak a gyûrûre az állomások? Milyen kódolási eljárást használ?
Mi az a MAP és TOP?
Milyen megoldásokat a különbözõ hálózatok összeköttetéseinek a megvalósítására? Hogyan illeszthetõk ezek be a rétegmodellbe?
Mi a kliens-szerver felépítés lényege?
Mi az egyenrangú (peer to peer) hálózat?
Ismertesse a fájl szerver fogalmát és funkcióit!
Mit ért az összekapcsolhatóság fogalmán?
Röviden jellemezze a Novell Netware 3.12-es operációs rendszert!
21. Ismertesse az FDDI felépítését. Miért használ két gyûrût? Hogyan kapcsolódnak a gyûrûre az állomások? Milyen kódolási eljárást használ?
Az FDDI két optikai szálas gyûrûbõl áll, amelyekben az adatforgalom ellentétes irányú. Ha az egyik meghibásodik a másikon az adatforgalom tovább folyik. Ha mindkettõ ugyanazon a ponton szakad meg akkor a két gyûrû egyetlen dupla hosszú gyûrûvé alakítható. Minden állomás olyan relékkel van felszerelve, amelyek a gyûrûk összekapcsolására, és a meghibásodott állomások kiiktatására használhatók.
Az FDDI két állomástípust határoz meg:
az A osztályú állomást, amely mindkét gyûrûhöz kapcsolódik, és a
B osztályút, amelyik csak az egyikhez.
FDDI gyûrûk
Az igényektõl és a költségektõl függõen üzembe helyezéskor tiszta A, tiszta B, vagy kombinált típusú állomásokból építhetjük fel a hálózatot.
Az FDDI több-módusú üvegszálakat használ olcsóbb volta és kisebb veszélyessége (nem lézerfény, csak LED) miatt.
A fizikai réteg nem használ Manchester-kódolást, mert a 100 Mbit/s-os Manchester-kódolás 200 Mbit/s-ot követelne, és ez túl költséges lett volna. Ehelyett az ún. 4 az 5-bõl (4 out of 5) kódolást használják. Minden 4 MAC szimbólumból (0-kból, 1-ekbõl, és bizonyos nem adat jellegû szimbólumból, pl. keretkezdetbõl) álló csoport 5-bites csoporttá kódolva jelenik meg a közegen. A lehetséges 32 kombinációból 16 az adatok, 3 a határolók, 2 a vezérlés és 3 a hardverjelzés számára van fenntartva, 8 egyelõre kihasználatlan.
E kódolásnak az az elõnye, hogy kisebb sávszélességet igényel, hátránya viszont az, hogy elveszíti a Manchester-kódolás önszinkronizáló tulajdonságát, azaz a bitváltásokat nem lehet órajelként használni. Ennek kompenzálására a küldõ a vevõ órájelének szikronbahozására egy hosszú elõtagot küld a keret elején. Emiatt az is követelmény, hogy az összes órájel frekvenciájának legkevesebb 0,005 %-on belüli pontosságúnak kell lennie. Ilyen stabilitás mellett legfeljebb 4500 bájt hosszú keret küldhetõ el a szinkronizmusból való kiesés veszélye nélkül.
Az alap FDDI protokoll modellje a 802.5 protokollon alapszik. Adatküldéshez egy állomásnak elõször a vezérjelet kell megszereznie. Ezután elküld egy keretet, majd annak visszaérkeztekor kivonja a gyûrûbõl. Egy különbség az FDDI és 802.5 között az, hogy a 802.5-ben egy állomás addig nem állít elõ új vezérjelet, amíg kerete a gyûrû körbejárása után vissza nem ért. Az FDDI-ben, amely potenciálisan 1000 állomásból és 200 km optikai szálból állhat, ez a stratégia jelentõs késleltetést eredményezne: emiatt egy állomás, a keret elküldésének pillanata után már új vezérjelet bocsáthat ki a gyûrûre. Egy nagy gyûrûben akár több keret is keringhet egyszerre.
Az FDDI adatkeretei a 802.5 adatkereteihez hasonlítanak, beleértve a keretstátusz-bájtban levõ nyugtázási bitet is. Speciális szinkronkereteket is megenged azonban vonalkapcsolt PCM vagy ISDN adatok számára. Egy mesterállomás e szinkronkereteket a PCM rendszerekhez szükséges 8000 minta/sec sebesség fenntartásához 125 µ s-onként generálja. Minden ilyen keret egy fejrészbõl, 16 bájt nem vonalkapcsolt adatból és legfeljebb 96 bájt vonalkapcsolt adatból (azaz keretenként legfeljebb 96 PCM csatornából) áll.
A 96-os számot azért választották, mert ez vagy négy USA béli T1-es csatorna (4*24) 1,544 Mbit/s-on, vagy három CCITT csatorna (3*32) 2,048 Mbit/s-on való keretbe foglalását teszi lehetõvé, és így a keret a világon mindenütt elfogadható. A 96 vonalkapcsolt csatorna számára elérhetõ adatátviteli sebességbõl egy 125 µ s-onként kibocsátott szinkronkeret 6,144 Mbit/s-ot fogyaszt el. A 125 µ s alatti maximális 16 szinkronkeret legfeljebb 1536 PCM csatornát engedélyez, és 98,3 Mbit/s-ot emészt fel.
Ha egy állomás egyszer már egy vagy több idõrést megszerzett egy szinkronkeretben, akkor ezek mindaddig foglaltak is maradnak, amíg az állomás fel nem szabadítja azokat. A szinkronkeretek által nem használt maradék adatátviteli kapacitás az igénylõk között felosztható. A minden keretben lévõ bitmaszk jelzi a kiosztható réseket.
22. Mi az a MAP és TOP?
Az IEEE 802 szabvány csak a hálózati rétegig szabványosítja a LAN hálózatokat. Azért, mert a három szabványban a közeg-hozzáférési módszerek eltérnek, nem célszerû a teljes felépítést különállóan kezelni. Ez vezetett két, a szabványokon alakuló protokoll:
a valós idejû mûködést követelõ MAP (Manufacturing Automation Protocol - gyártásautomatizálási protokoll)
és az ilyen igényt nem támasztó TOP (Technical and Office Protocol - technikai és hivatali protokoll) irodaautomatizálásra szánt megoldás
A MAP és a TOP felépítése
kifejlesztéséhez. Bár a MAP és a TOP az alsó rétegekben különbözõ, a felsõ rétegekben teljesen kompatibilesek, azonos protokollokat használnak.
Az olyan protokollgyûjteményt, amely minden rétegben csak egyetlen protokollt tartalmaz protokollkészletnek (protocol suite) vagy más néven protokoll-veremnek (protocol stack) nevezünk. Ilyen például a MAP, TOP, illetve az Internet protokoll készlete.
Mind a MAP és mind TOP felépítésében az OSI modellt követi:
Az elsõ két szintrõl már írtunk, nézzük a felsõbb rétegeket. Az összeköttetés mentes hálózati szintû protokolljuk az ISO 8473-as. Ez nagyon hasonló az IP protokollhoz, de nagymértékben eltér az X.25-tõl, azaz a datagramos megközelítést választották.
A szállítási rétegnek az ISO 8072/8073 protokollt használják. Ez a réteg saját maga kezeli a forgalomszabályozást és a hibavédelmet. A 4-es osztály azt jelzi, hogy a megbízhatatlan szállítási réteg esetén is megfelelõen fog mûködni. (Az X.25-ös szállítási réteg esetén fölötte alacsonyabb osztályba tartozó szállítási protokollt lehetne használni.)
A viszony- és a megjelenítési és alkalmazási rétegeiben szintén ISO szabványú megoldások találhatók (állománytovábbítás, virtuális terminál).
A TOP hálózatok ötféle fizikai eszközt használnak az összekötetések megvalósítására: a hosztokat, jelismétlõket, hidakat, útválasztókat (routereket) és átjárókat (gateway).
A hosztok lényegében az információ forrásai és céljai.
Jelismétlõkrõl (repeater) már az Ethernet hálózat kapcsán írtunk, feladatuk a jelregenárálás, bitek továbbítása az egyik hálózatból a másikba.
A híd (bridge) két hálózat adatkapcsolati szintû összekapcsolását végzi. Egy Ethernet és egy vezérjeles sínû hálózat között a híd teremti meg a kapcsolatot. Lényegében egymásba átalakítja az eltérõ keretformátumokat. Lényegében egy kommunikációs számítógép.
Útválasztókat (router) akkor kell alkalmazni, ha az összekötendõ hálózatok különbözõ hálózati, de azonos szállítási réteggel rendelkeznek. Pl. Ethernet és X.25-ös hálózat között útválasztó alakítja az Ethernet kereteket X.25-ös keretekké.
Átjárókat (gateway) akkor használnak, ha olyan hálózathoz csatlakoznak, amely felépítése nem követi az OSI modellt.
MAP esetén hatféle eszköz használható: a fenti ötbõl a repeatert nem használják (helyette hidat alkalmaznak), de két újabb a régebbi PROWAY LAN hálózatokban használt kapcsoló eszköz jelenik meg: a MINIMAP csomópontot és a MAP/EPA átjáró.
23. Milyen megoldásokat a különbözõ hálózatok összeköttetéseinek a megvalósítására? Hogyan illeszthetõk ezek be a rétegmodellbe?
Az OSI-modell két legalacsonyabb szintjének funkcióit már szabványosították, és a legtöbb LAN összhangban van a három IEEE-szabvány valamelyikével. Bár az adatkapcsolati szint feletti funkciók közös jellemzõit már kidolgozták, de a hálózati és az e fölötti rétegek esetében a szabványok még nem állnak azon a szinten, mint az adatkapcsolati és fizikai rétegek esetén.
LAN-eszközökkel megvalósított fizikai hálózat az állomásai számára általános adatcserére alkalmas kommunikációs szolgáltatást nyújt. Ahhoz azonban, hogy megkapjuk a lokális hálózat valamennyi elõnyét, az általános kommunikációs szolgáltatáson túl további funkciókat is meg kell valósítanunk. Ezek a funkciók a hálózat magasabb szintû rétegeihez tartoznak, és ezeket a hálózati operációs rendszerként ismert programrendszer szolgáltatja. A hálózati operációs rendszer egy szoftver, amely a hálózatba kapcsolt eszközökön fut, és feladata az eszközök közötti kommunikációs szolgáltatások biztosítása.
A hálózatba kapcsolás az információk közös kezelését biztosítja, azonban alapvetõ kérdés a nem közös információk védelme. Ezeket a hálózat részeként mûködõ, beépített védelmi rendszer valósítja meg.
24. Mi a kliens-szerver felépítés lényege?
Ebben az esetben van egy kitüntetett, általában a hálózatba kapcsolt gépeknél nagyobb teljesítményû gép (a szerver) amelynek feladata a többi géprõl (kliensektõl) érkezõ kérések kiszolgálása. Ezt a kialakítást kliens-szerver, magyarul ügyfél-kiszolgáló modellnek nevezik. Valójában mind a szerver mind a kliens a gépeken futó programok formájában jelennek meg, amelyek a gépek közötti összeköttetést kihasználva végzik a munkájukat. Természetesen az ügyfél-kiszolgáló modellnek több, minõségileg más kialakítása lehetséges, attól függõen, hogy egy adott feladat mekkora és milyen részét hajtja végre a kliens- illetve a szerver program.
Ügyfél-kiszolgáló modell változatai
Példaként gondoljunk egy szerveren elhelyezett adatbázisban történõ keresésre! A legegyszerûbb esetben a kliens gép egy “buta” (dumb) terminál, amely egy együttes adatbeviteli és megjelenítõ egység: a billentyûzetén begépelt adatokat átküldi pl. soros vonalon a szerver gépre, az ott futó program ez ily módon begépelt parancsok alapján a keresést végrehajtja, és a keresett rekordokat visszaküldve a soros vonalon a terminál azokat megjeleníti.
Egy lehetõség lehet az is, hogy a kikeresett adatokat a szerver csak “ömlesztve”, nyers formában küldi vissza a kliensnek, ahol a futó programmegfelelõ formában megjeleníti. Egy másik esetben a keresõ program a kliens gépen fut: a keresés végrehajtásához szükséges adatbázis rekordokat a vonalon a szerver elküldi a kliensnek, az leküldött részen végrehajtja a keresést, majd a továbbiakban leküldött részekkel folytatja.
Egy rendszerben természetesen egynél több szerver is elképzelhetõ.
25. Mi az egyenrangú (peer to peer) hálózat?
Az eszközök összekapcsolhatók a demokrácia szabályai alapján: minden gép egyenrangú, és erõforrásainak egy részét bocsátja a hálózaton keresztül a többi gép számára. Ezek az ún. egyenrangú, vagy peer-to-peer hálózatok. Ilyen hálózatokban is elképzelhetõk, hogy az egyik gép csak szerverként mûködik. Ezt azért fontos megjegyezni, mert nem a gépek információ-szolgáltatásban nyújtott szerepe a döntõ, hanem az, hogy az egyenrangúság értelmében bármelyik lehet ügyfél és szolgáltató.
26. Ismertesse a fájl szerver fogalmát és funkcióit!
Fájl-szerver A nagy kapacitású lemez a legfontosabb erõforrás, amelyet a hálózat megoszthat. A fájl-szerver általában egy számítógép, amely a hálózati kapcsolatán túlmenõen a nagy kapacitású merevlemezes meghajtót kezeli. A fájl-szerver teszi lehetõvé az állomások számára a tárolt fájlokhoz való hozzáférést. Ez a fájl-megosztás különbözõ módon valósítható meg. Megtehetõ könyvtárak alapján, amikor az állomás hozzáférhet egy adott könyvtárhoz és használhatja az ebben a könyvtárban található bármelyik fájlt. Fájl szintû megosztásnál az állomás csak a kijelölt fájlokhoz jogosult hozzáférni. Egyes hálózati operációs rendszerek rendelkeznek rekordlezáró szolgáltatással, és így a program "le tud zárni" egy megadott információt, megakadályozva, hogy bármely más program ehhez hozzáférjen. A jogosultságoknak külön a fájlokhoz és a felhasználókhoz történõ hozzárendelésével a hozzáféréseket finoman lehet szabályozni. Ilyen jogosultságok lehetnek a fájlok megnyitásának, módosíthatóságának, írhatóságának, létrehozásának, másolásának, törlésének engedélyezése.
27. Mit ért az összekapcsolhatóság fogalmán?
Az összekapcsolhatóság egy általános fogalom, ami a lokális hálózaton kívüli kommunikációra utal. A hálózati operációs rendszer az összekapcsolás különbözõ típusait valósíthatja meg. Például a lokális hálózathoz nem tartozó személyi számítógép számára lehetõvé teszi, hogy nagy távolságú távközlési berendezésen, pl. telefonvonalon keresztül hozzáférjen a lokális hálózathoz. Ez az ún. távoli hozzáférés (remote access).
A lokális hálózathoz tartozó állomás számára lehetõséget ad, hogy a hálózat egyik állomása által támogatott osztott kommunikációs szolgáltatás felhasználásával hozzáférjen a hálózathoz nem tartozó számítógéphez. Az osztott kommunikációs szolgáltatással rendelkezõ állomást néha kommunikációs szervernek nevezik. Az így elért számítógépet közvetlenül vagy távoli kommunikációs berendezésen keresztül kapcsolhatják a lokális hálózathoz.
Két vagy több lokális hálózat összekapcsolásakor a hálózatok lehetnek azonos vagy különbözõ típusúak. A hálózatok összekapcsolhatók közvetlenül vagy távolsági hálózaton keresztül.
28. Röviden jellemezze a Novell Netware 3.12-es operációs rendszert!
A PC-s hálózatokban mind a szerverek mind a munkaállomások (kliensek) eltérõ teljesítményû IBMPC kompatibilis számítógépek. A munkaállomások általában önmagukban is használhatók és rajtuk a DOS operációs rendszer fut.
A szerver operációs rendszere a nagyobb teljesítményt nyújtó, többfeladatúságot biztosító Netware Operációs Rendszer (NOS), a hálózathoz nagyteljesítményû hálózati kártyával csatlakozik.
A munkaállomás hálózati mûködését a gépbe helyezett és installált hálózati kártya valamint a DOS alatt futó két program (a hálózati kártyától függõ IPX.COM és a DOS-ba beépülõ NETX.EXE) biztosítja. A kapcsolati rendszert megvalósító programok rezidensként 40-60 kbájt helyet foglalnak el a munkaállomás memóriájában. Ezért ezen programok helyett ma már inkább a kártyafüggetlenséget biztosító ODI illesztést (IPX-et helyettesíti), illetve a NETX nagy rezidens helyfoglalása miatt a VLM (Virtually Loadable Modul) illesztést használják.
E programok lefuttatása után a szerverrel való kapcsolat már kiépült. Már létezik a fájlszervert jelentõ (általában F:) meghajtó, ahol a hálózatba történõ be- és kilépést segítõ LOGIN, LOGOUT és SLIST programok vannak és ezek már használhatók. A szerverek merevlemezegységei kötetekre (VOLUME) vannak osztva. A köteteken belül az alkönyvtárak ugyanúgy helyezkednek el mint a DOS rendszerben.
Ezért az útvonal megadása a DOS-ban megszokotthoz hasonló, de kiegészül a fájlszerver és a rajta lévõ kötetek nevével:
SZERVERNÉV/KÖTET: alkönyvtárak\...\ fájlnév.kit
A DOS szempontjából vizsgálva a dolgokat a kötetekben lévõ tetszõleges alkönyvtáraknak adhatunk logikai meghajtó nevet, és attól kezdve az alkönyvtár mint a kinevezett meghajtó gyökérkönyvtára címezhetõ (hasonlóan a DOS SUBST parancsához). Ez a hozzárendelés a MAP hálózati paranccsal tehetõ meg, azaz tetszõleges alkönyvtárhoz egy meghajtó-nevet rendelhetünk hozzá, és a továbbiakban a teljes útvonal megadása helyett csupán e meghajtó alatti útvonalat kell megadnunk.
Mivel számos felhasználó osztozik a rendszer erõforrásain ezért biztosítani kell a rendszer egyes részei eléréseinek a védelmét is. Ezen védelmek közül csupán egyik lehetõség az ún. jogok használata. A könyvtárak és az azokban lévõ fájlok elérését és kezelését jogokhoz kötik. Ezek a jogok egy 8 elemû kétállapotú [RWCEMFAS] jelölésû vektorral írhatók le. A jelölésben szereplõ rövidítések jelentése:
R(ead) A felhasználó megnyithatja és olvashat a könyvtárban lévõ fájlokból.
W(rite) A felhasználó megnyithat és írhat a könyvtárban lévõ fájlokba.
C(reate) Joga van a könyvtárban fájlokat létrehozni. Lezárás után W jog kell újraírni!
E(rase) Joga van a könyvtárat illetve a könyvtárban lévõ fájlokból törölni.
M(odify) A felhasználónak joga van a könyvtár fájljainak attribútumát változtatni.
F(ile Scan) A felhasználónak joga van keresni a könyvtár fájljai között.
A(ccess Control) Joga van a kezelõi jogokat a könyvtár alkönyvtáraira átörökíteni.
S(upervisory) Összes jog biztosított, és átadható a felhasználónak.
A használatot biztosító tényleges jogok a felhasználónak adott kezelõi jogok, és a könyvtár örökölt jogmaszkjának eredõjébõl (ÉS kapcsolatából) adódnak. A rendszergazda minden felhasználónak ad kezelõi jogokat és a felhasználók által elérhetõ könyvtárak jogait is meghatározza. Ezen könyvtárak alatt létrehozott új alkönyvtárak a felettük lévõ könyvtár jogait öröklik (örökölt jogmaszk).
Tényleges jogok = kezelõi jogok ÉS könyvtár örökölt jogmaszk
Effective rights = Trustee rights & inherited right mask
A hálózatba történõ bejelentkezést és kijelentkezést végzõ programok:
SLIST Listázza az elérhetõ szervereket.
LOGIN [szervernév/] [felhasználónév] Bejelentkezik a megadott szerverre a megadott felhasználói névvel.
LOGOUT [szervernév] Kijelentkezteti a felhasználót a megadott szerverrõl.
8. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 1 - 8
Milyen rétegei vannak az Internet hálózatnak, és ez hogyan viszonyul az OSI modellhez? Mi az egyes rétegek feladata?
Mi a TCP protokoll feladata? Milyen információkat tartalmaz a TCP csomag?
Mi az IP protokoll feladata? Milyen információkat tartalmaz a IP csomag?
Ismertesse az Internet címzési rendszerét! Mik azok az A, B, C osztályú címek?
Magyarázza el a domén nevek rendszerét!
Milyen célt szolgál az ICMP protokoll?
Milyen célt szolgál az ARP protokoll? Mit jelent egy csomag “beburkolása”?
Mi az a socket?
1. Milyen rétegei vannak az Internet hálózatnak, és ez hogyan viszonyul az OSI modellhez? Mi az egyes rétegek feladata?
TCP/IP és az OSI modell
A hálózati modell négy rétegbõl áll:
Alkalmazási szint (Application) Itt vannak a felhasználói és a hálózati kapcsolatot biztosító programok
Hoszt-hoszt réteg (Transport) Az OSI modell szállítási hálózati rétegének felel meg. A létesített és fennálló kapcsolat fenntartását biztosítja. Két rétegprotokollból áll: az egyik a Transmission Control Protocol (TCP) azaz a továbbítást szabályozó eljárás, a másik az összekötetés mentes szállítási protokoll User Datagram Protocol (UDP)
Hálózatok közötti (Internet ) Az OSI modell hálózati rétegének felel meg, ez a réteg végzi az a csomagok útvonal kijelölését a hálózatok között. Ennek a rétegnek a protokollja az Internet Protocol (IP), az üzenetvezérlõ protokoll cím meghatározó eljárása, a foglalt címet meghatározó eljárás. A rétegben elõforduló események és hibák jelzésére szolgál az Internet Control Message Protocol (ICMP), az Internet Vezérlõüzenet Protokoll.
Hálózat elérési (Network Interface) Az OSI modell két alsó szintjének felel meg, és ez biztosítja a kapcsolatot a csomópontok között. (Pl.: Ethernet, Token-Ring, Token-Bus).
2. Mi a TCP protokoll feladata? Milyen információkat tartalmaz a TCP csomag?
Az Internet szállítási rétege: a TCP
Az eredeti ARPANET-ben az alhálózattól virtuális áramkör szolgálatot vártak el (azaz tökéletesen megbízhatót). Az elsõ szállítási réteg protokoll az NCP (Network Control Protocol - hálózatvezérlési protokoll) elvileg egy tökéletes alhálózattal való együttmûködésre épült. Egyszerûen átadta a TPDU-kat a hálózati rétegnek és feltételezte, hogy a megfelelõ sorrendben kézbesítõdnek a célnál. A tapasztalat azt mutatta, hogy az ARPANET-en belül ez a protokoll kielégítõen mûködik.
TCP csomag
Ahogy azonban az ARPANET Internetté vált, amelyben már számos LAN, rádiós csomagszóró alhálózat; valamint több mûholdas csatorna is mûködött, azaz a végpontok közötti átviteli megbízhatóság csökkent. Ezért egy új szállítási protokollt,- a TCP-t (Transmission Control Protocol - átvitel vezérlési protokoll) vezettek be. A TCP tervezésénél már figyelembe vették azt, hogy megbízhatatlan (az OSI terminológia szerint C típusú) alhálózatokkal is tudjon együttmûködni. A TCP-vel együtt fejlesztették a hálózati réteg protokollját (IP) is.
A TCP fogadja a tetszõleges hosszúságú üzeneteket a felhasználói folyamattól és azokat maximum 64 kbájtos darabokra vágja szét. Ezeket a darabokat egymástól független datagramokként küldi el. A hálózati réteg sem azt nem garantálja, hogy a datagramokat helyesen kézbesíti, sem a megérkezett datagramok helyes sorrendjét. A TCP feladata az, hogy idõzítéseket kezelve szükség szerint újraadja õket, illetve hogy helyes sorrendben rakja azokat össze az eredeti üzenetté.Minden TCP által elküldött bájtnak saját sorszáma van. A sorszámtartomány 32 bit széles, vagyis elegendõen nagy ahhoz, hogy egy adott bájt sorszáma egyedi legyen.
A TCP által használt fejrész a fenti ábrán látható. A minimális TCP fejrész 20 bájtos. A FORRÁSPORT és a CÉLPORT mezõk az összeköttetések végpontjait (TSAP-címek az OSI terminológia szerint) azonosítják. Minden egyes hosztnak magának kell eldöntenie, hogy miképpen allokálja (osztja ki) a portjait.
A SORSZÁM és a RÁÜLTETETT NYUGTA mezõk a szokásos funkcióikat hajtják végre. A TCP minden bájtot megsorszámoz, ezért 32 bit hosszúak.
A FEJRÉSZ HOSSZ kijelöli, hogy a TCP fejrész hány 32 bites szót tartalmaz. Erre az információra az Opció mezõ változó hossza miatt van szükség.
Ezután hat jelzõbit következik. Az URG jelzõ akkor 1, ha a protokoll használja a SÜRGÕSSÉGI MUTATÓ-t (Urgent pointer). Ez valójában egy eltolási értéket ad meg, amely az aktuális sorszámtól számolva kijelöli a sürgõs adatok helyét. A SYN és ACK biteknek összeköttetés létesítésekor van funkciója. Összeköttetés kérésekor SYN=1, valamint ACK=0 annak jelzésére, hogy a ráültetett nyugta mezõ nincs használatban. Az összeköttetés válaszban van nyugta, így SYN=1 és ACK= l. A FIN az összeköttetés lebontására használható, azt jelzi, hogy a küldõnek nincs több adata. A hoszt hibák miatti nem jó állapotba került összeköttetéseit az RST bit használatával lehet megszüntetni. Az EOM bit az Üzenet vége (End Of Message) jelentést hordozza.
A TCP-beli forgalomszabályozás változó méretû forgóablakot használ. 16-bites mezõre van szükség, mivel az ABLAK azt adja meg hogy hány bájtot lehet még elküldeni.
Az ELLENÕRZÕÖSSZEG képzési algoritmusa egyszerû: 16-bites szavakként az adatokat összegzik, majd az összeg 1-es komplemensét veszik. Vételkor a képzõdött összeghez ezt hozzáadva, hibátlan átvitel esetén nullát kapunk.
Az OPCIÓK mezõ különféleképpen használható fel, pl. összeköttetés létesítése során a puffer-méret egyeztetésére.
3. Mi az IP protokoll feladata? Milyen információkat tartalmaz a IP csomag?
A hálózati réteg IP protokollja a 80-as években jelent meg. A protokoll összeköttetés mentes. A szállított csomagok a datagramok, amely a forrás hoszt-tól a cél hosztig kerülnek továbbításra, esetleg több hálózaton is keresztül. A hálózati réteg megbízhatatlan összeköttetés mentes szolgálatot biztosít, így az összes megbízhatósági mechanizmust a szállítási rétegben kell megvalósítani, ami biztosítja a két végállomás közötti megbízható összeköttetést.
Az IP mûködése a következõ: A szállítási réteg az alkalmazásoktól kapott üzeneteket maximum 64 kbájtos datagramokra tördeli, amelyek az útjuk során esetleg még kisebb darabokra lesznek felvágva. Amikor az összes datagram elérte a célgépet, ott a szállítási réteg ismét összerakja üzenetté. A datagram két részbõl áll: egy fejrészbõl és egy szövegrészbõl. A fejrészben 20 bájt rögzített, és van egy változó hosszúságú opcionális rész is.
IP csomag
A VERZIÓ mezõ a protokoll verzióját azonosítja, így a protokoll módosítását is ezzel figyelembe lehet venni. Az IHL adja a fejrész teljes hosszát 32 bites egységekben (20bájt+opció rész). Minimális értéke:5. (Nincs opció.)
A SZOLGÁLAT TÍPUS mezõ teszi lehetõvé a hoszt számára, hogy kijelölje az alhálózattól kívánt szolgálat típusát. Különféle sebességek és megbízhatósági fokok különbözõ kombinációi között lehet választani. Ez azért fontos mert különféle optimális átvitelt lehet megvalósítani. Például digitalizált kép- vagy hang továbbításakor a gyors átvitel sokkal fontosabb, mint az esetleges átviteli hibák javítása. Ha azonban adat- vagy programfájlokat továbbítunk akkor a pontos átvitel a fontosabb, és nem a gyorsaság.
A TELJES HOSSZÚSÁG mezõ a teljes datagram hosszát tartalmazza (fejrész+adat). A maximális hosszúság 65 536 bájt.
Az AZONOSÍTÁS mezõ alapján állapítja meg a célhoszt, hogy egy újonnan érkezett csomag melyik datagramhoz tartozik. Egy datagram minden egyes darabja ugyanazzal az Azonosítás mezõ értékkel rendelkezik.
Ezután egy nem használt bit, majd két 1-bites mezõ következik. A DF mezõ a Don't Fragment (ne tördelj !) kifejezés rövidítése. Ha ez a bit 1 értékû, akkor az átjárók nem tördelhetik a datagramot, mert a célállomás képtelen azt ismét összerakni. Ha a datagram nem vihetõ keresztül a hálózaton, akkor vagy kerülõ utat kell választani, vagy el kell dobni.
Az MF mezõ neve a More Fragments (több darab) rövidítése. A széttördelt datagramdarabokat jelzi, kivéve az utolsót. A Teljes hosszúság mezõ mintegy második ellenõrzésként használható, vajon nem hiányzik-e datagramdarab, és hogy az egész datagram összeállt-e.
Ehhez a kapcsolódik a DATAGRAMDARAB-ELTOLÁS mezõ, ami azt jelöli ki, hogy az adott darab hol található a datagramban. Minden datagramdarab hosszúságának, (kivéve az utolsót), 8 bájt egész számú többszörösének kell lennie, amely az elemi datagramdarab hosszúsága. Mivel e mezõ 13 bit hosszú, ezért maximálisan 8192 darabból állhat egy datagram, amelybõl a maximális datagramhossz 8*8192=65 536 bájt.
Az ÉLETTARTAM mezõ lényegében egy 8 bites számláló, amely a csomagok élettartamát tartalmazza másodpercben. Amikor értéke nullává válik, akkor az adott csomag megsemmisül. Így a maximális élettartam 255 s lehet.
Amikor a hálózati réteg összerak egy teljes datagramot, tudnia kell, hogy mit tegyen vele.
A PROTOKOLL mezõ kijelöli, hogy a datagram a különféle szállítási folyamatok közül melyikhez tartozik. A TCP a leggyakoribb választás, de léteznek egyebek is.
A FEJRÉSZ ELLENÕRZÕ ÖSSZEGE csak a fejrész ellenõrzésére szolgál. Egy ilyen ellenõrzõösszeg azért hasznos, mert a fejrész a darabolások miatt változhat az átjárókban.
A FORRÁSCÍM és a CÉLCÍM hálózati számot és a hosztszámot adják meg.
Az OPCIÓK mezõ rugalmasan alkalmazható biztonsági, forrás általi forgalomirányítási, hibajelentési, hibakeresési, idõpont-megjelölési és egyéb információs célokra. A mezõ biztosításával elkerülhetõ, hogy a fejrészben levõ biteket és mezõket ritkán használt információk számára kelljen lefoglalni.
4. Ismertesse az Internet címzési rendszerét! Mik azok az A, B, C osztályú címek?
A címzési rendszer kialakításánál azt a valóságos tényt vették figyelembe, hogy a címzés legyen hierarchikus: azaz vannak hálózatok, és ezen belül gépek (hosztok). Így célszerû a címet két részre bontani: egy hálózatot azonosító, és ezen belül egy, a gépet azonosító címre. Mivel a cím hossza 32 bit ezért ezt kellett két részre bontani, olyan módon, hogy a nagy hálózatokban lévõ sok gépet is meg lehessen címezni. Négy különbözõ formátum használható, ahogy az alábbi ábrán látható.
IP címek
A cím négy bájtját szokásos a közéjük pontokat írva, a bájtok decimális megfelelõjével leírni.
Az elsõ 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 feltételezhetõen LAN-ok), egyenként 254 hoszttal azonosít. Az utolsó elõtti címforma (D osztályú cím) többszörös címek (mulicast address) megadását engedélyezi, amellyel egy datagram egy hosztcsoporthoz irányítható. Az utolsó címforma (E) fenntartott.
A címzéseknél a hálózat és hoszt címének szétválasztására cím-maszkokat (netmask) használnak. Alkalmazásakor bitenkénti ÉS mûveletet végezve az IP cím és a cím-maszk között, a hálózati cím leválasztására. 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.
A 127-el kezdõdõ címek a “loopback” (visszairányítás) címek, nem használhatók a hálózaton kívül, a hálózatok belsõ tesztelésére használható.
A hoszt címrészbe csak 1-eseket írva lehetséges az adott hálózatban lévõ összes hosztnak üzenetet küldeni (broadcast). Például a 195.13.2.255 IP címre küldött üzenetet a 193.13.2 címû hálózatban lévõ összes gép megkapja.
Ha a hoszt címrésze 0, az a aktuális hálózatot jelöli. Ha a hálózati cím 0, az a aktuális hálózatot jelöli. Például a saját géprõl 0.0.0.0 címre küldött üzenet a saját gépre érkezik.
5. Magyarázza el a domén nevek rendszerét!
Az Internet használata során két, egymástól akár sok ezer kilométerre lévõ számítógép között alakul ki kapcsolat. Nyilvánvalóan ezért minden egyes gépet azonosíthatóvá, címezhetõvé kell tenni.
Erre két, egymással egyenértékû módszer áll rendelkezésre. Az elsõdleges módszer az amit IP címzésként már megismertünk, míg a másodlagos — a felhasználók által szinte kizárólagosan használt módszer az azonosító domén (domain) nevek rendszere.
Amikor a hálózathoz újabb gép csatlakozik, egy — az adott hálózatnak adott címtartományból — négy tagból (bájtból) álló azonosító számot, Internet címet (IP-address) kap. A címtartományok kiosztását az Internet központi adminisztrációja, az INTERNIC (Internet Network Information Center) végzi. A körzeti központok az adott gépet ezen a számon tartja nyilván. A tényleges címeket általában decimális alakban pl. 193.224.41.1 használják.
A címben szereplõ egyes címrészeket ma már nem véletlenszerûen határozzák meg, hanem hierarchikusan felosztott földrajzi terület, domének alapján. Így a cím egyes oktetjei (8 bites csoprtjai) a domént, az ezen belüli aldomént és hosztot, azaz a címzett számítógép helyét jelölik ki. A domén általában egy ország globális hálózati egysége vagy hálózati kategóriája, az aldomén ezen belül egy különálló hálózatrész, a hoszt pedig az adott hálózatrészen belüli felhasználókat kiszolgáló gép azonosító száma.
A felhasználó számára könyebben használható a név alapján történõ címzés, ahol a sok számjegybõl álló IP cím helyett egy karakterlánc, az FQDN (Fully Qualified Domain Name) használható. Az FQDN, azaz a teljes domén-név, amelyet a DNS (Domain Name System), vagyis a domén-név rendszer szerint képeznek, ugyanúgy hierarchikus felépítésû, mint az IP cím, formailag pedig több, egymástól ponttal elválasztott tagból áll.
Például az alpha1.obuda.kando.hu címben az egyes tagok sorrendben a kiszolgáló gépet, a hosztgépet (egy DEC Alpha munkaállomást), az aldomént azaz hálózati altartományt (obuda.kando), végül pedig a domént, vagyis az adott ország globális hálózati tartományát (hu) határozzák meg. A hálózati altartomány, az aldomén több tagot is tartalmazhat, de akár hiányozhat is a cím domén-név részébõl.
A domén-név egyes részeit néha eltérõ kifejezéssel adják meg: a hálózati tartomány domén vagy network, az altartomány aldomén vagy subnet, a kiszolgáló gép a hoszt vagy hoszt-address.
A domén-nevek használata az Internet számára némi járulékos munkát ad, hiszen egy adatcsomag továbbítás elõtt a hosztcímbõl meg kell határozni a vele egyenértékû IP címet, és a küldemény hosztcímét ezzel kell helyettesítenie. Az összetartozó IP címeket és hosztcímeket a hosztgép elõször a helyi címtáblázatban (host table) keresi. Ha a keresés eredménytelen, a hosztgép az Internet valamelyik speciális szolgáltató-gépéhez, a névszolgáltatóhoz (Name Server-hez) fordul, amely az Internet gépeinek adatait tartalmazó, szabályos idõközönként frissített sokszor hatalmas címtáblázatot kezeli. A címtáblázatokban a host.aldomén.domén alakú hostcímhez a vele egyenértékû IP cím, esetleg hivatkozási (alias) alak is tartozhat.
Az IP cím kérésekor azt is közölni kell a névszolgáltatóval, hogy az mire kell. Ha levelezéshez kérjük, akkor a névszolgáltató a névhez tartozó MX (Mail Exchange) adatrekordot adja vissza, különben a tényleges IP címet.
Az elõbbi példa szerint az alpha1.obuda.kando.hu cím-meghatározása a következõ: A gép Internet címének meghatározásához 4 potenciális kiszolgálót kellene megkérdezni. Elõször egy központi kiszolgálótól kellene megtudakolni, hogy hol található az hu kiszolgáló, amely nem más, mint a hálózatba kapcsolt magyar internet helyek nyilvántartása. A gyökérként szereplõ kiszolgáló több hu kiszolgáló nevét és Internet címét adná meg. (Minden szinten több ilyen névkiszolgáló van, hogy az esetleges meghibásodások ne okozzanak fennakadást.) A következõ feladat lenne az hu kiszolgáló lekérdezése a kando névkiszolgálójáról. Itt is több kiszolgáló nevét és Internet címét kapnánk meg (az egyik közülük a SZTAKI). Ezek közül általában nem mindegyik található az intézmény területén (egy esetleges áramszünet fellépte miatt).
Ez után a kando-tól kérdeznénk le az óbudai telephely (obuda) névkiszolgálójának adatait, majd végül az ottani névkiszolgálók egyike adná meg az alpha1 gép adatait. A végsõ eredmény a alpha1.obuda.kando.hu gép Internet címe lenne. A fenti szintek mindegyike egy tartományt (domain) jelöl. A teljes alpha1.obuda.kando.hu név egy tartománynév (domain name). (Ugyanígy a felsõbb tartományok nevei is tartománynevek: obuda.kando.hu, kando.hu, és hu)
Az esetek nagy többségében szerencsére nem kell a fenti lépések mindegyikét végrehajtani. A legfelsõ kiszolgáló (gyökér) ugyanis egyben a legfelsõ szinten lévõ tartományok (pl. hu) névkiszolgálójaként is szerepel. Tehát a gyökér kiszolgáló felé irányuló egyetlen kérdéssel a MIT névkiszolgálójához lehet eljutni. Az alkalmazott szoftverek pedig a már feltett kérdésekre kapott válaszokra emlékeznek, az így megkapott domén név és a hozzá tartozó IP cím eltárolódik. Persze minden ilyen információnak van egy megfelelõ élettartama, ami tipikusan pár napnak felel meg. Az élettartam lejárta után az információkat fel kell frissíteni, amivel az esetleges változások is nyomon követhetõk.
Az IP cím — hosztcím átalakítást a TCP/IP automatikusan végzi, de a host operációs rendszer parancs kiadásával mi is lekérdezhetjük egy ismert felhasználó számát.
Az elõbbiek alapján már nyilvánvaló, hogy az egyes hosztgépekhez nemcsak IP cím vagy az azzal egyenértékû domén cím tartozik, hanem a hosztgépek a rajtuk futó alkalmazások eléréséhez tartozó portcímet (Application Selection Address) is használnak. Ezért a címeket ki kell egészíteni az alkalmazás elérésére szolgáló portcímmel is:
hostcím:portcím
Míg az egyes hosztokat a hosztcímük egyértelmûen meghatározzák, addig a hosztokat több felhasználó használja, tehát a hozzájuk kapcsolódó felhasználókat is meg kell különböztetnünk egymástól. Erre azok felhasználói neve (login- vagy felhasználónév), vagyis az adott hoszton egyedi azonosító-név szolgál.
Egy személy Internet elérhetõ levelezési (E-mail) címe tehát két fõrészbõl áll, és a következõ alakú:
felhasználónév@host.aldomén.domén
6. Milyen célt szolgál az ICMP protokoll?
Az Internet mûködését az IMP-k és az átjárók felügyelik olyan módon, hogyha valami gyanús esemény fordul elõ, akkor az eseményt az ICMP (Internet Control Message Protocol - internet vezérlõüzenet protokoll) alapján jelentik. Megközelítõleg egy tucat ICMP üzenettípus létezik. Minden üzenettípus IP-csomagba burkolva vándorol a hálózatban. A protokoll az Internet tesztelésére is használható.
A DESTINATION UNREACHABLE (cél elérhetetlen) üzenet akkor keletkezik, amikor a hoszt, vagy egy átjáró nem tudja lokalizálni a címzettet, vagy amikor egy bebillentett DF bittel rendelkezõ csomagot egy közbensõ "kis csomagú" hálózat miatt nem lehet kézbesíteni.
A TIME EXCEEDED (idõtúllépés) üzenet küldésére akkor kerül sor, ha egy csomagot a nullára csökkent számlálója miatt el kell dobni. Ez az esemény tünete lehet annak, hogy a csomag hurokban kering, hogy súlyos torlódás van, vagy hogy az idõzítés értéke túl kicsire van beállítva.
A PARAMETER PROBLEM (paraméterprobléma) üzenet azt jelzi, hogy illegális értéket vett észre valaki egy fejrészmezõben. Ez a probléma a küldõ hoszt IP-szoftverének, vagy egy keresztezett átjáró szoftverének hibájára hívja fel a figyelmet.
A SOURCE QUENCH (forráslefojtás) üzenet a túl sok csomagot küldõ hosztok megfékezésére használható. Amikor egy hoszt egy ilyen üzenetet vesz, akkor adási sebességét csökkentenie kell.
A REDIRECT (újrairányítás) üzenetet akkor küld egy átjáró, amikor észreveszi, hogy egy csomag valószínûleg rossz útvonalon halad. Ez segít a forgalomirányításnak a helyes út, megtalálásához.
Az ECHO REQUEST (visszhangkérés) és ECHO REPLY (visszhangválasz) üzenetekkel egy adott címzett elérhetõségét és mûködõképességét lehet megvizsgálni. Az ECHO üzenet kézhezvételét követõen a címzettnek egy ECHO REPLY üzenettel kell válaszolnia.
A TIMESTAMP REQUEST (idõpontkérés) és TIMESTAMP REPLY (idõpontválasz) üzenetek hasonlóak csak a .válaszüzenetben a kérés megérkezésének és a válasz indulásának ideje is fel van jegyezve. Ez a szolgáltatás a hálózati teljesítmény mérésére nyújt lehetõséget.
Ezeken az üzeneteken kívül van még négy másik, amelyek az internet címzéssel foglalkoznak, és lehetõséget biztosítanak a hosztok számára, hogy azonosítsák saját hálózatszámukat, felfedezzék a címzési hibákat: például kezelni tudják azt az esetet, amikor egyetlen IP-címet több LAN birtokol.
7. Milyen célt szolgál az ARP protokoll? Mit jelent egy csomag “beburkolása”?
Jelenleg a legtöbb hálózat fizikai és adatkapcsolati szinten Ethernet kártyákat használ. Mivel az Ethernet keretnek saját fejléce van, saját egyedi, 48 bites címzéssel rendelkezik, ezért az IP csomagokat ilyen hálózaton közvetlenül nem lehet átvinni, be kell csomagolni. Minden Ethernet keretnek egy 14 oktetes fejléce van, amely a forrás- és a célgép Ethernet címét, valamint egy típuskódot tartalmaz. A hálózaton lévõ gépek csak az olyan kereteket figyelik, amelyek célmezõjében a saját Ethernet címüket, vagy a mindenkinek szóló körözvénycímet találnak. Minden számítógépnek van egy táblázata, amelyben felsorolja, hogy milyen Ethernet cím milyen Internet címnek felel meg. Ennek a táblázatnak a karbantartását a rendszer egy protokoll, az ARP (Address Resolution Protocol - címleképezési protokoll) segítségével végzi.
Egy alhálózatban, amelyik Ethernet összeköttetést használ, tegyük fel, hogy a 193.18.24.196 IP címû hosztról a 193.18.24.75 hoszttal szeretnénk kapcsolatba lépni. A kezdeményezõ 193.18.24.196 címû hoszt megnézi, hogy szerepel-e a saját ARP táblázatában a 193.18.24.75 címhez tartozó Ethernet cím bejegyzés. Ha igen, akkor a datagramhoz egy Ethernet fejlécet csatol, és elküldi. Ha azonban ilyen bejegyzés az ARP táblázatban nincsen, akkor a csomagot nem lehet elküldeni, hiszen nincs meg az Ethernet cím.
Ekkor lép mûködésbe az ARP protokoll. A 193.18.24.196 hoszt egy “a 193.18.24.75 Ethernet cím kellene” tartalmú ARP kérést ad ki az Ethernet hálózatra. Az adott hálózaton minden hoszt figyeli az ARP kéréseket. Ha egy hoszt egy rá vonatkozó ARP kérést kap, akkor válaszol rá.
Ebben az esetben tehát a 193.18.24.75 hallja a kérést, és egy ARP üzenetet küld válaszul a kérdezõnek, amelyben megadja a 193.18.24.75 IP címû gépben lévõ kártya Ethernet címét, pl.: 12:3:44:12:52:11. A kérést adó rendszer a kapott információt bejegyzi az ARP táblázatába.
Abban az esetben, ha a kért IP cím nincs a közös Ethernet hálózatba kapcsolt hosztok között, akkor a külvilág felé kapcsolatot biztosító átjáróban (routerben) lévõ Ethernet kártyacímet felhasználva, oda kell küldeni az adott keretet.
A fentiekbõl nyilvánvaló, hogy az ARP kéréseket tartalmazó kereteket üzenetszórás formájában kell a hálózatra kiadni. A kérés megfogalmazásához a csupa egyes bitbõl álló FF:FF:FF:FF:FF:FF Ethernet címet használják. Megállapodás szerint az Ethernet alapú hálózatok minden gépe figyeli az ilyen címre küldött kereteket. Ez azt jelenti, hogy az ARP kérést is látja mindegyikük. Minden egyes gép ellenõrzi, hogy a kérés rá vonatkozik-e. Ha igen, akkor választ küld. Ha nem, akkor egyszerûen nem veszi figyelembe. Az üzenetszórást jelzõ IP címû csomagokat (pl. 255.255.255.255 vagy 193.18.24.255) is csupa egyes bitbõl álló Ethernet címre kell küldeni.
A címek mellett a fejlécben szerepel még egy a használt protokollt azonosító típuskód is. Ennek segítségével ugyanazon a hálózaton többfajta protokollkészlet használata is lehetséges: TCP/IP, DECnet, Xerox, NS stb... Ezen protokollok mindegyike különbözõ értéket helyez a típus mezõbe. A csomag végén az ellenõrzõösszeg található, amely az egész csomagra vonatkozik. Az Ethernet keret tehát így néz ki:
Ethernet IP keret
Az ilyen módon “burkolt” (encapsuleted) keretek megérkezése után az egyes fejléceket leszedi a megfelelõ protokoll. Az Ethernet interfész az Ethernet fejlécet és az Ethernet ellenõrzõösszeget szedi le. Ezek után ellenõrzi a protokollra utaló típuskódot. Ha az IP-re mutat, akkor a datagramot átadja az IP-nek, amely a protokoll mezõ tartalmát megvizsgálja. Itt általában azt találja, hogy TCP, ezért a datagramot a TCP-nek adja át. A TCP a Sorszám mezõ tartalma és egyéb információk alapján állítja össze az eredeti állományt.
Létezik az ARP protokoll fordítottja, a RARP (Reverse Address Resolution Protocol) amely olyan táblázattal dolgozik, amelyben az van felsorolva, hogy milyen IP cím milyen Ethernet címnek felel meg.
A lényeg összefoglalása:
Az információ datagramban terjed. A datagram (csomag) az üzenetben elküldött adatok összessége. Minden datagram a hálózatban egyedi módon terjed. Ezen csomagok továbbítására két protokoll, a TCP és az IP szolgál.
A TCP (Transmission Control Protocol) végzi az üzenetek datagramokra darabolását, míg a másik oldalon az összerakást. Kezeli az esetleges elveszõ csomagok újrakérését és a sorrendváltozást. Az IP (Internet Prootocol) az egyedi datagramok továbbításáért felelõs.
Pédául ha egy adathalmazt akarunk a hálózaton átvinni:
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
a TCP ezt datagramokká darabolja:
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 ellenõrzõ összeget.
Txxx Txxx Txxx Txxx Txxx txxx Txxx
ezt adja tovább az IP-nek a cél Internet címével együtt. Az IP ebbõl és a hely Internet címbõl újabb fejlécet képez (I=FEJ(IP)) :
ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx
A hálózat elérési szint, (amely lényegében a fizikai és adatkapcsolati szint) különbözõ lehet — pl. soros vonal, X25, vagy Ethernet — keretekkel dolgozik. Az Ethernet saját fejlécét (a két ETHERNET címmel) és C ellenõrzõ összegét illeszti EIT(FEJ(F)):
EITxxxC EITxxxC EITxxxC EITxxxC EITxxxC EITxxxC
A fogadó oldal ezeket sorban egymásután leszedi, ha IP típusú, akkor az IP-nek adja tovább, ha TCP típusú, akkor a TCP-nek, ami a sorozatszám alapján visszaállítja az eredeti adatfolyamot.
8. Mi az a socket?
Mivel az Internetben sok gépen a UNIX-ot használják operációs rendszerként, ezért érdemes röviden összefoglalni, hogy ez az operációs rendszer hogyan támogatja a hálózati lehetõségeket. A TCP/IP-t protokollt egy primitívhalmazon keresztül lehet elérni, amelyeket rendszerhívásokként valósítottak meg (implementáltak). Ezen keresztül érheti el a felhasználó a szállítási szolgálatokat. A fõbb rendszerhívásokat a következõ táblázatban soroltuk fel:
NÉV
FUNKCIÓ
Socket Létrehoz egy adott típusú TSAP-ot
Bind ASCII nevet rendel egy korábban létrehozott sockethez
Listen Létrehoz sort, amely a bejövõ összeköttetés-kéréseket tárolja
Accept Eltávolít a sorból, vagy vár egy összeköttetés-kérést
Connect Összeköttetést kezdeményez egy távoli sockettel
Shutdown Lezárja az összeköttetést a socketen
Send Üzenetet küld el egy socketen keresztül
Recv Üzenetet vesz egy adott végponton
Select Megvizsgál egy sockethalmazt, hogy készek-e olvasásra vagy írásra
A szolgálatinterfész központi jelentõségû fogalma a socket (foglalat), amely hasonló az OSI TSAP-jához. A socketek végpontok, amelyekhez alulról (az operációs rendszer felõl) az összeköttetések, míg felülrõl (a felhasználó felõl) a folyamatok kapcsolódnak.
A socket rendszerhívás létrehoz egy socketet (egy operációs rendszeren belüli adatstruktúrát): a hívások paraméterei kijelölik a címformátumot (pl. egy Internet nevet), a socket típust (pl. összeköttetés-alapú vagy összeköttetés-mentes), valamint a protokollt (pl. TCP/IP).
Miután egy socket már létrejött, a bejövõ összeköttetés kérések tárolásához puffer allokálható. Ezt a listen hívással lehet végrehajtani. Egy listen hívásban megadott socket passzív végponttá válik, amely a kívülrõl hozzá érkezõ összeköttetés-kérésekre várakozik.
Azért, hogy egy távoli felhasználó összeköttetés kérést küldhessen egy socketnek, a socketeknek névvel (TSAP címmel) kell rendelkezniük. A socketekhez neveket a bind hívással rendelhetünk. Ezután a neveket valamilyen módon ismertté kell tenni, és a távoli felhasználók máris megcímezhetik azokat.
Az accept hívással lehet egy felhasználói folyamatot egy sockethez hozzárendelni, és passzív módon összeköttetés kérésekre várakoztatni. Ha egy kérés érkezik, akkor a hívás kiveszi azt a sorából; egyébként a folyamat blokkolódni fog addig, amíg egy kérés be nem érkezik (kivéve, ha a socketet nem-blokkolósnak specifikálták).
Amikor egy kérés beérkezik, egy új socket jön létre és válik az összeköttetés végpontjává. Így egyetlen port több összeköttetés létesítésére is használható.
Távoli sockethez való összeköttetés létesítéshez, a folyamatoknak connect hívást kell kiadniuk, amelyben paraméterként a helyi és a távoli socketet kell kijelölniük. Ez a hívás összeköttetést létesít a két socket között.
Ha a socketek összeköttetés-mentes típusúak, akkor az operációs rendszer e hívás hatására feljegyzi a kettõ közti kapcsolatot, és így a lokális socketen a késõbbiekben kiadott send hívások távoli socket felé tartó üzeneteket eredményeznek.
Egy összeköttetés lebontását, vagy egy socket-socket pár közötti összerendelés megszüntetését a shutdown hívás használatával lehet elérni. Egy duplex összeköttetés két irányát külön-külön is le lehet zárni.
A send és recv hívások üzenetek küldésére és vételére használhatók. Ezen alaphívásoknak több változata is létezik.
Végül a select rendszerhívás olyan folyamatok számára hasznos, amelyeknek több létesített összeköttetésük van. Sokszor elõfordul, hogy egy ilyen folyamatnak minden egyes olyan socketre recv hívást kell kiadnia, amelyen üzenet érkezett számára. Sajnos azonban nem tudja, hogy melyek ezek a socketek. Ha véletlenszerûen választja ki azokat, akkor elõfordulhat, hogy blokkolódik egy olyan végponton, ahol nincs is üzenet, míg más socketeken üzenetek várják. A select hívás lehetõvé teszi a folyamatnak, hogy addig blokkolódjon, amíg a paraméterként magadott socket-halmazon sikeres olvasási vagy írási kisérlet végrehajtható nem lesz.
8. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 9 - 15
8. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 16 - 22
8. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 16 - 22
Mik azok a levelezési listák? Mi a digest és a FAQ (GYIK) ?
Hogyan lehet az információkat szervezni a hálózaton? Mi a GOPHER?
Mi a WWW? Mi a HTML, URL?
Mi a hipertext és mi a hipermédia?
Mit jelent, és milyen célt szolgál a CGI?
Mi az a HTTP protokoll? Hogyan mûködik?
Sorolja fel a hálózati etikett (netikett) néhány alapszabályát!
16. Mik azok a levelezési listák? Mi a digest és a FAQ (GYIK) ?
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 idõszakonkénti pl. naponkénti gyûjtésben. Ez utóbbi esetben egy levélben kapja meg a lista résztvevõje az összegyûjtött napi levelezést, ezt szokták digest-nek hívni.
A USENET több mint 6000 témával való foglalkozásra alakult ún. hírcsoport-ot tartalmaz. A levelezési listáktól eltérõen a hírcsoportba küldött leveleket nem kézbesítik, hanem anyagaikat szervereken tárolják, amit az adott géphez hozzáférési jogot kapott személyek elolvashatnak. Az összes hírcsoport anyagát csak néhány nagy hírszerver tárolja, a többieken csak egy-egy kiválasztott részük található. A kezdõk bekapcsolódását kéréseket és rá a válaszokat tartalmazó dokumentumok, az ún. FAQ-ok (magyarul: GYIK = Gyakorta Ismétlõdõ Kérdések) segítik. Technikailag a Usenet egy speciális telnet parancs, amit akkor tudunk használni, ha gépünkön, vagy ahova be vagyunk jelentkezve, található megfelelõ kliens program. PL. Unixban a tin, VMS alatt a news.
17. Hogyan lehet az információkat szervezni a hálózaton? Mi a GOPHER?
Az információk összegyûjtése, rendezése és megkeresése, a dinamikusan változó hálózaton nem egyszerû dolog. Hogyan szervezhetjük meg az információk közötti kapcsolatokat? Alapvetõen két megoldás kínálkozik:
Az egyik a hierarchikus: ez azt jelenti, hogy az információk közötti összefüggéseket egy szintekbõl álló rendszerbe szervezzük; elindulunk a legmagasabb szintrõl, és minden szinten kijelöljük amihez tartozó alatta lévõ szinten folytatjuk a keresést. Ez hasonló a számítástechnikában megszokott menürendszerhez: egy menüpontot kiválasztva megnyílik egy almenü, majd abból kiválasztva egy újabb, és így tovább. Jó példa erre a könyvtárakban használt Egyetemes Tizes Osztályozás (ETO) rendszer, amely az emberiség tudásanyagát ilyen módon próbálta rendszerezni: tíz fõcsoportot választott, és ezeken belül újabb alcsoportokat definiált.
Például az elektrotechnika témakör: a 6. fõcsoport (Alkalmazott tudományok, technika) 62 alcsoportjának (Technika) 621 jelölésû (Gépek, elektrotechnika) témaköre.
Ennek a rendszernek számos elõnye mellett hátrányai is vannak: nagyon kötött, a struktúra felsõbb szintjei már nem változtathatók meg; minden információt valahova be kell sorolni; ez felveti a határterületek besorolásánál a nem egyértelmûség kérdését. Nem veszi figyelembe azt, hogy az egyik terület robbanásszerû fejlõdése miatt aránytalanná válik az egyes alszintek egymáshoz viszonyított súlya.
A másik lehetõség az információk olyan szervezése, amely az egymásra való utalásokon, hivatkozásokon alapul. Erre is van példa az írott médiákban: a lexikonokban szereplõ ún. kereszthivatkozások (jelölése ->, jelentése:lásd). Ez a megoldás már rugalmassá teszi az információk közötti kapcsolatok szervezését, de a hagyományos írott anyagokban használata kényelmetlen: a lapokat ide-oda kell forgatni, ott a hivatkozott részt megkeresni, elolvasni, majd visszatérve az eredeti helyre az olvasást folytatni... Ezen okok miatt ez a hálós, egymásra hivatkozó (mutató) módszer csak a számítógépes dokumentumkezelés megjelenésével vált a gyakorlatban kényelmesen használhatóvá, és az ilyen módon kialakított szövegeket hipertext-nek hívjuk.
Kapcsolatok az információk között
Gopher
A hálózaton való hierarchikus keresésre jó példa a Gopher. Tipikus gopher példa egy könyvtárban való keresés, pl. adott könyv címe alapján. A gopher szerverek többnyire könnyen kezelhetõ menürendszert adnak a kezünkbe, onnan lehet menüszinteken keresztül az információt megkeresni. Elõfordulhat, hogy a gopher adatbázisa több gépen helyezkedik el, ekkor a gopher program automatikusan kapcsolja azt a gépet, amely a kért információt tartalmazza.
18. Mi a WWW? Mi a HTML, URL?
WWW (World Wide Web):
Jelenleg a leggyorsabban terjedõ, legnépszerûbb szolgáltatás az Interneten a Világméretû Háló, a WWW. Sikerének oka, hogy látványos dokumentumok nézhetõk vele, amik tele vannak kereszthivatkozásokkal (ez a hypertext), és képekkel, olyan, mint egy képes lexikon.
A WWW általános ügyfél-kiszolgáló hálózati koncepcióra épül. Az információszolgáltató gépeken egy WWW kiszolgálóprogram (Web szerver) program fut, amely a felhasználók gépein futó böngészõ-programok (Netscape, Explorer) által küldött kérésnek megfelelõen elküldi a kért információt az adott gépre, amely ebben az esetben az ügyfél (kliens).
Minden információkérés és az arra adott válasz független a többitõl, vagyis a kapcsolat csak az átvitel idejére jön létre A kiszolgáló nem figyeli külön az egymás után beérkezõ igényeket, mindet új kérésként kezel, még akkor is, ha az esetleg azonos helyrõl érkezett.
A WWW mûködését a gyakorlatban több tényezõ biztosítja:
Egyetemes leírás, amellyel a különbözõ forrásokra lehet hivatkozni. Minden információs egység — kép, grafika, animáció, szöveg — forrásként jelenik meg a hálózaton. Ezekre a forrásokra olyan módon lehet hivatkozni a kapcsolatok felépítése során, hogy meg kell adni a forrás helyét, és annak módját, hogy a használt program hogyan tudja megjeleníteni, használni ezt a forrást. Az alkalmazott megjelenítési módot az URL (Uniform Resource Locator - egységes forrásazonosító) adja meg.
HTML
A dokumentumok logikai struktúráját a HTML (Hyper Text Markup Language) jelölései segítségével lehet szabályozni. A HTML arra készült, hogy segítségével a dokumentumok szokásos, sorban egymás utáni olvasása helyett, a szövegben elhelyezett kapcsolatok alapján az egész dokumentum könnyebben legyen áttekinthetõ és elolvasható. Segítségével logikusan szervezett és felépített dokumentumokat lehet készíteni, olyan módon hogy a nyelv alkalmas logikai kapcsolatok létrehozására a dokumentumon belül és dokumentumok között, amit a dokumentum olvasója kezelhet. A dokumentum fogalmát itt általánosabban kell értelmeznünk: ezek objektumok, amelyek lehetnek: szöveg, kép(grafika), hang (zene), de akár mozgókép (film) is.
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 képernyõn (vagy ha hang, lejátssza...) Lényeges, hogy a kapcsolt objektum is tartalmazhat további kapcsolásokat különbözõ objektumokhoz, amelyek elvileg a hálózaton bárhol lehetnek. A WWW úgy is tekinthetõ, mint egy dinamikus információ tömeg, amelyben a hypertext segítségével kapcsolatok (linkek) vannak. Ennek eredményeként adott információ a hálózat bármely pontjáról megszerezhetõ, illetve ugyanahhoz az információhoz több úton is el lehet jutni a különbözõ kapcsolatokon keresztül.
A HTML formátumú fájl valójában egy szöveges fájl, szintén szöveges (olvasható) vezérlõkódokkal. Ezek a vezérlõkódok < és > jelek között szerepelnek, és a szöveg megjelenését, formátumát, például a betûk nagyságát, formáját, stb. jelölik.
A szöveg egyéb dokumentumokra vagy a dokumentum más részeire való hivatkozásokat is tartalmazhat amit a vezérlõkódok segítségével adhatunk meg linkek formájában. Ezek a linkek — amelyek a megjelenítéskor általában kék szinû, aláhúzott szövegekként, vagy kék keretes ikonokként jelennek meg — hypertext alakúvá teszik a dokumentumot. A legtöbbször minden egyes link hivatkozás egy másik HTML oldalra ( Azért ez alól van kivétel.) ami a Világ bármely pontján lehet.
URL-specifikációk
URL (Uniform Resource Locator) egységes forrásazonosító: megadja a megjelenítõ 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 [10].
Az URL-ek a HTML-dokumentumba beépített szabályos szerkezetû sorok, segítségükkel hozható létre az a logikai szerkezet és dokumentum kapcsolat, ami a WWW hypertext lényege.
Az URL a következõ információkat tartalmazza:
a protokollt, amelyet az adott forrás eléréséhez használunk (ftp, http, gopher stb.); Az URL elsõ tagja azt az adott forrás eléréséhez használandó protokollt adja meg. Az URL segítségével az Interneten használt legtöbb információforrás elérhetõ.
annak a kiszolgálónak az Internet-nevét, amelyen az adott forrás található. Nem anonymous kapcsolat esetén, ha szükséges, itt kell megadni a felhasználó névét és a jelszót is. Ez az információ két perjellel (//) kezdõdik és egy (/) zárja le.
a kiszolgáló portjának a számát. Ha ez nem szerepel, akkor a megjelenítõ-program az általánosan használt alapértelmezést feltételezi. Ha a kapcsolódáshoz nem a WWW-hez javasolt 80-as portcímet használják, akkor ezt az URL-ben a kiszolgáló nevéhez vagy címéhez kettõsponttat (:) kapcsolva kell megadni.
a forrás helyét a kiszolgáló lemezegységének hierarchikus állományrendszerében (könyvtárnév). Ez közvetlenül a kiszolgáló nevét lezáró perjel (/) után áll. A keresési útvonal megadásának formája attól függ, hogy milyen fajta szolgáltatáshoz kapcsolódtunk. Gyakran egészen az állomány szintjéig meg kell adni az elérési utat.
Egy adott HTML-kapcsolaton belül az azonos könyvtárban lévõ állományok eléréséhez nem kell a teljes keresési útvonalat megadni. Ha egy dokumentumot elértünk a rendszeren, ez már bizonyos információkat szolgáltat a következõ kapcsolat felépítéséhez. Így a szomszédos állományok eléréséhez elegendõ egy rész-URL alkalmazása, ami az aktuális dokumentumhoz viszonyítva relatív kapcsolódást biztosít. Azonos könyvtárban lévõ dokumentumok esetén elég csak elõször a teljes URL-t megadni, utána már elég a többi fájlnak csak a nevét megadni. A
http://alpha1.obuda.kando.hu/
URL esetén a megjelenítõ-program a megadott kiszolgáló fõkönyvtárát keresi. A WWW-szerver konfigurálásakor megadható, hogy ilyen esetben melyik legyen az a HTML-dokumentum, amelyet a kiszolgáló elküld a felhasználónak. Ez lehet pl. üdvözlés, vagy információ a szolgáltatásokról, más URL megadása, tartalomjegyzék, hibaüzenet.
A WWW kiszolgálót futtató gépen a felhasználók a saját könyvtárukban lévõ, a rendszer konfigurálásakor definiált speciális nevû alkönyvtárban mindenki számára hozzáférhetõ, személyes HTML-dokumentumokat hozhatnak létre. Ezekre a könyvtárakra való hivatkozás a ~ karakterrel kezdõdik, és a könyvtári hivatkozás a felhasználó neve. A ~ karakter azt jelzi a kiszolgáló számára, hogy ez nem egy szokásos alkönyvtár, hanem az adott felhasználó alkönyvtárában kell az állományokat keresni.
URL segítségével érhetõk el. A kiszolgáló konfigurálásakor meg kell adni annak az alkönyvtárnak nevét, amelyben a felhasználók létrehozhatják az ilyen személyes dokumentumaikat (home page, ottlap, honlap). Ez a könyvtárnév a kiszolgáló konfigurációs állományában (a UNIX-rendszereknél általában a /etc/httpd.conf) megtalálható (pl. public_html, wwwhomepage).
Ugyancsak a rendszer létrehozása során definiálható annak az állománynak a neve, amely a rendszerbe való belépéskor, illetve a saját könyvtárak címzésekor megjelenik a felhasználók képernyõjén. Ezt a HTML-dokumentumot általában welcome.html vagy index.html névvel látják el.
19. Mi a hipertext és mi a hipermédia?
A hálós, egymásra hivatkozó (mutató) módszer csak a számítógépes dokumentumkezelés megjelenésével vált a gyakorlatban kényelmesen használhatóvá, és az ilyen módon kialakított szövegeket hipertext-nek hívjuk.
A folyamatos, sorokba rendezett szöveg végigolvasása helyett a kereszthivatkozásokat követve könnyen el lehet menni a szöveg egy más részére, megnézni más információkat, azután visszatérni, folytatni az olvasást, azután megint egy másik bekezdésre ugrani. Ilyen szerkezetûek a Microsoft Windows, illetve a Windows alatt futó programok súgói. Amennyiben a szöveg mellett más objektum is megjelenik, akkor hipermédiáról beszélünk.
20. Mit jelent, és milyen célt szolgál a CGI?
A HTTP-protokollt a WWW ügyfél a HTTP-kiszolgálókkal való kommunikációra használja. Ennek segítségével az ügyfélprogram adatokat kérhet a kiszolgálótól, és információkat küldhet a kiszolgálóra. Más esetekben az ügyfélprogram akar valamit küldeni a kiszolgálónak feldolgozásra. Általában ezeket a kapott adatokat a kiszolgáló nem maga kezeli, hanem továbbítja õket az ún. gateway programoknak, amelyek nem a H'ITP-rendszer részei.
A CGI-specifikációk (Common Gateway Interface) írják le, hogy a HTTP kiszolgálók hogyan kommunikálnak a küldött információkat ténylegesen feldolgozó programokkal.
Amikor a megjelenítõ egy olyan kapcsolathoz ér, amely egy programra hivatkozik, a kiszolgáló elindítja ezt a programot és a CGI-leírást használva átadja az ügyféltõl érkezõ adatokat (ha vannak). A külsõ program a kapott információt felhasználva elvégzi a feldolgozást vagy lekérdezést, és a választ (ugyancsak a CGI-leírást használva) visszaküldi a kiszolgálónak. A kiszolgáló ezt azután dokumentum formájában továbbítja a kérést küldõ megjelenítõ-programnak.
21. Mi az a HTTP protokoll? Hogyan mûködik?
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 teljesen függetlenül kezeli, és minden dokumentum elküldése után le is zárja a kapcsolatot. Ez az állapotmentesség biztosítja, hogy a kiszolgáló mindenki számára egyformán elérhetõ és gyors.
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-fejlécbõI és a kiszolgálónak küldött adatokból áll (ha van ilyen). A fejléc információkat tartalmaz a kiszolgáló számára arról, hogy milyen típusú a kérés, és megadja, hogy az ügyfélprogramnak milyen lehetõségei vannak.
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, így az erõforrások megint felszabadulnak a következõ kérésekhez.
Ez az eljárás azt jelenti, hogy a kapcsolat során csak egy dokumentumot lehet átadni, illetve egyetlen feldolgozás megy végbe. Az állapotmentesség miatt a kapcsolatok semmit nem tudnak az elõzõ kérésekrõl, mivel a kiszolgáló minden dokumentum elküldése után lezárja a kapcsolódást, és minden kérést egyenként, külön-külön kezel.
Ha egy dokumentum több képet vagy grafikát tartalmaz, akkor ezek megjelenítéséhez az ügyfél annyiszor építi fel a kapcsolatot, ahány hivatkozást talál: egyet magának a dokumentumnak, és a többit egyenként a grafikáknak, illetve képeknek.
Azonosításra a felhasználók felõl érkezõ kérésekrõl a következõ információkat tárolja a program:
A kérést küldõ gép Internet-címe, ahonnan a kérés érkezett; Ez lehet a gép Internet-neve vagy IP-címe
a dátum és a helyi idõ;
a kérés módja (GET, POST); Jelzi, hogy a megjelenítõ-program milyen kérést küldött a kiszolgálónak.
GET elküldi a kért dokumentumot.
HEAD elküldi a dokumentum HTTP-fejlécében lévõ információkat.
LINK egy meglévõ objektumot (képet, programot, állományt stb.) egy másikhoz kapcsol. Ez pl. egy HTML-dokumentum számára azt jelentheti, hogy módosítja a dokumentumot, és a fejlécbe beírja a kapcsolás
(LINK) információit.
POST elküldi az adatokat a megjelölt URL-nek. Ennek már léteznie kell.
PUT elhelyezi az ügyfél által küldött adatokat a megjelölt URL-ben, felülírva a régebbi tartalmat. Az URL-nek már léteznie kell.
UNLINK eltávolítja a meglévõ kapcsolási információt, amelyet pl. elõzõleg egy LINK parancs helyezett el a dokumentumban.
TEXTSEARCH megkeresi a kért URL-t és elvégzi a keresést. ehhez a GET módszert, és azt az URL-t használja, amely tartalmazza a kéréskor elküldött adatokat.
a kért dokumentum neve;
a kiszolgáló által használt HTTP protokoll verziószáma;
a kapcsolatkérés eredményére utaló kód;
az elküldött dokumentum hossza.
22. Sorolja fel a hálózati etikett (netikett) néhány alapszabályát!
Az eddigiekben a hálózatról mint a technikai lehetõségrõl beszéltünk, amivel egymástól távoli emberek képesek kommunikálni. A távolság, és a bizonyos mértékû “anyagtalan személytelenség” miatt, etikai kérdésekrõl is érdemes szót ejteni. Stílszerûen ezek egy szabályrendszerben, az. ún. Netiquette-ben (hálózati etikett) szerepelnek. Igaz, hogy az Internet a nagy szabadság egyik megnyilvánulása, de itt is szükség van bizonyos íratlan szabályok betartására. Alapgondolata: Ne éljünk vissza a Hálózat nyújtotta lehetõségekkel!
Ennek több összetevõje van, vegyük közülük néhányat sorjában:
Fontos a vitafórumokon való kultúrált hangvétel megválasztása, továbbá fontos tudni, hogy aki a levelünket olvassa, (legtöbbször) nem ismer minket élõben, nem ismeri hátterünket, kizárólag a leírt soraink alapján ítél meg minket. Gyakran okoz félreértést, hogy sokan elfelejtik, egy leírt mondatot sokféle hangsúllyal fel lehet olvasni, gyakran különbözõ jelentéstartalommal. Ezért fokozottan ügyelni kell arra, hogy a csatorna csak a száraz szavakat küldi át, nem képes a személyes beszédet kísérõ és az értelmezését segítõ metakommunikációra. Ezen segítenek a levelezésnél már leírt smiley-k.
Ne éljünk vissza azzal, hogy a vitapartner fizikailag úgysem tud visszavágni. Mert amit élõben nem mernénk szemébe mondani, leírhatjuk levélben, hiszen nem kell senkivel szembe néznünk. Az ilyen magatartás gyakran vezet kilátástalan vitákhoz az egyes fórumokon.
A netikett a hálózat használatával kapcsolatban mondja azt, hogy mivel a hálózat közös terület, az adatátviteli sebesség korlátozott, ne terheljük le feleslegesen, mert mindenki munkáját megnehezítheti. Mindig az adott rendszer teljesítõképességein belül kell maradni, pl. ne fûzzünk a leveleinkhez szép nagy ASCII grafikát aláírásunkként, mert sok felhasználó olyan vonalat használ amelynek kicsi az adatátviteli sebessége. Ez konkrétan általában nincs megtiltva, a felhasználó józan belátásában célszerû reménykedni.
Az Internet nagy sikerének egyik záloga az volt, hogy nonprofit alapon mûködik. Ez alól persze kivételek a helyi szolgáltatók, de nemzetközi viszonylatban el lehet mondani. Reméljük ez így is marad, és a technika fejlõdésével mindenki hozzáférhet elõbb-utóbb, aki akar. Az persze kérdéses, hogy amikor már boldog boldogtalan üzleti alapon Internetet szolgáltat, mennyire marad nonprofit a Hálózat, de reméljük, a gerinchálózatok, az Internet túlnyomó része legalább megmarad nonprofit szervezésûnek, vagy legalábbis a jövõben az Internet használata nem kerül többe egy átlagpolgárnak, mint ma egy TV elõfizetési díj.
Milyen rétegei vannak az Internet hálózatnak, és ez hogyan viszonyul az OSI modellhez? Mi az egyes rétegek feladata?
Mi a TCP protokoll feladata? Milyen információkat tartalmaz a TCP csomag?
Mi az IP protokoll feladata? Milyen információkat tartalmaz a IP csomag?
Ismertesse az Internet címzési rendszerét! Mik azok az A, B, C osztályú címek?
Magyarázza el a domén nevek rendszerét!
Milyen célt szolgál az ICMP protokoll?
Milyen célt szolgál az ARP protokoll? Mit jelent egy csomag “beburkolása”?
Mi az a socket?
1. Milyen rétegei vannak az Internet hálózatnak, és ez hogyan viszonyul az OSI modellhez? Mi az egyes rétegek feladata?
TCP/IP és az OSI modell
A hálózati modell négy rétegbõl áll:
Alkalmazási szint (Application) Itt vannak a felhasználói és a hálózati kapcsolatot biztosító programok
Hoszt-hoszt réteg (Transport) Az OSI modell szállítási hálózati rétegének felel meg. A létesített és fennálló kapcsolat fenntartását biztosítja. Két rétegprotokollból áll: az egyik a Transmission Control Protocol (TCP) azaz a továbbítást szabályozó eljárás, a másik az összekötetés mentes szállítási protokoll User Datagram Protocol (UDP)
Hálózatok közötti (Internet ) Az OSI modell hálózati rétegének felel meg, ez a réteg végzi az a csomagok útvonal kijelölését a hálózatok között. Ennek a rétegnek a protokollja az Internet Protocol (IP), az üzenetvezérlõ protokoll cím meghatározó eljárása, a foglalt címet meghatározó eljárás. A rétegben elõforduló események és hibák jelzésére szolgál az Internet Control Message Protocol (ICMP), az Internet Vezérlõüzenet Protokoll.
Hálózat elérési (Network Interface) Az OSI modell két alsó szintjének felel meg, és ez biztosítja a kapcsolatot a csomópontok között. (Pl.: Ethernet, Token-Ring, Token-Bus).
2. Mi a TCP protokoll feladata? Milyen információkat tartalmaz a TCP csomag?
Az Internet szállítási rétege: a TCP
Az eredeti ARPANET-ben az alhálózattól virtuális áramkör szolgálatot vártak el (azaz tökéletesen megbízhatót). Az elsõ szállítási réteg protokoll az NCP (Network Control Protocol - hálózatvezérlési protokoll) elvileg egy tökéletes alhálózattal való együttmûködésre épült. Egyszerûen átadta a TPDU-kat a hálózati rétegnek és feltételezte, hogy a megfelelõ sorrendben kézbesítõdnek a célnál. A tapasztalat azt mutatta, hogy az ARPANET-en belül ez a protokoll kielégítõen mûködik.
TCP csomag
Ahogy azonban az ARPANET Internetté vált, amelyben már számos LAN, rádiós csomagszóró alhálózat; valamint több mûholdas csatorna is mûködött, azaz a végpontok közötti átviteli megbízhatóság csökkent. Ezért egy új szállítási protokollt,- a TCP-t (Transmission Control Protocol - átvitel vezérlési protokoll) vezettek be. A TCP tervezésénél már figyelembe vették azt, hogy megbízhatatlan (az OSI terminológia szerint C típusú) alhálózatokkal is tudjon együttmûködni. A TCP-vel együtt fejlesztették a hálózati réteg protokollját (IP) is.
A TCP fogadja a tetszõleges hosszúságú üzeneteket a felhasználói folyamattól és azokat maximum 64 kbájtos darabokra vágja szét. Ezeket a darabokat egymástól független datagramokként küldi el. A hálózati réteg sem azt nem garantálja, hogy a datagramokat helyesen kézbesíti, sem a megérkezett datagramok helyes sorrendjét. A TCP feladata az, hogy idõzítéseket kezelve szükség szerint újraadja õket, illetve hogy helyes sorrendben rakja azokat össze az eredeti üzenetté.Minden TCP által elküldött bájtnak saját sorszáma van. A sorszámtartomány 32 bit széles, vagyis elegendõen nagy ahhoz, hogy egy adott bájt sorszáma egyedi legyen.
A TCP által használt fejrész a fenti ábrán látható. A minimális TCP fejrész 20 bájtos. A FORRÁSPORT és a CÉLPORT mezõk az összeköttetések végpontjait (TSAP-címek az OSI terminológia szerint) azonosítják. Minden egyes hosztnak magának kell eldöntenie, hogy miképpen allokálja (osztja ki) a portjait.
A SORSZÁM és a RÁÜLTETETT NYUGTA mezõk a szokásos funkcióikat hajtják végre. A TCP minden bájtot megsorszámoz, ezért 32 bit hosszúak.
A FEJRÉSZ HOSSZ kijelöli, hogy a TCP fejrész hány 32 bites szót tartalmaz. Erre az információra az Opció mezõ változó hossza miatt van szükség.
Ezután hat jelzõbit következik. Az URG jelzõ akkor 1, ha a protokoll használja a SÜRGÕSSÉGI MUTATÓ-t (Urgent pointer). Ez valójában egy eltolási értéket ad meg, amely az aktuális sorszámtól számolva kijelöli a sürgõs adatok helyét. A SYN és ACK biteknek összeköttetés létesítésekor van funkciója. Összeköttetés kérésekor SYN=1, valamint ACK=0 annak jelzésére, hogy a ráültetett nyugta mezõ nincs használatban. Az összeköttetés válaszban van nyugta, így SYN=1 és ACK= l. A FIN az összeköttetés lebontására használható, azt jelzi, hogy a küldõnek nincs több adata. A hoszt hibák miatti nem jó állapotba került összeköttetéseit az RST bit használatával lehet megszüntetni. Az EOM bit az Üzenet vége (End Of Message) jelentést hordozza.
A TCP-beli forgalomszabályozás változó méretû forgóablakot használ. 16-bites mezõre van szükség, mivel az ABLAK azt adja meg hogy hány bájtot lehet még elküldeni.
Az ELLENÕRZÕÖSSZEG képzési algoritmusa egyszerû: 16-bites szavakként az adatokat összegzik, majd az összeg 1-es komplemensét veszik. Vételkor a képzõdött összeghez ezt hozzáadva, hibátlan átvitel esetén nullát kapunk.
Az OPCIÓK mezõ különféleképpen használható fel, pl. összeköttetés létesítése során a puffer-méret egyeztetésére.
3. Mi az IP protokoll feladata? Milyen információkat tartalmaz a IP csomag?
A hálózati réteg IP protokollja a 80-as években jelent meg. A protokoll összeköttetés mentes. A szállított csomagok a datagramok, amely a forrás hoszt-tól a cél hosztig kerülnek továbbításra, esetleg több hálózaton is keresztül. A hálózati réteg megbízhatatlan összeköttetés mentes szolgálatot biztosít, így az összes megbízhatósági mechanizmust a szállítási rétegben kell megvalósítani, ami biztosítja a két végállomás közötti megbízható összeköttetést.
Az IP mûködése a következõ: A szállítási réteg az alkalmazásoktól kapott üzeneteket maximum 64 kbájtos datagramokra tördeli, amelyek az útjuk során esetleg még kisebb darabokra lesznek felvágva. Amikor az összes datagram elérte a célgépet, ott a szállítási réteg ismét összerakja üzenetté. A datagram két részbõl áll: egy fejrészbõl és egy szövegrészbõl. A fejrészben 20 bájt rögzített, és van egy változó hosszúságú opcionális rész is.
IP csomag
A VERZIÓ mezõ a protokoll verzióját azonosítja, így a protokoll módosítását is ezzel figyelembe lehet venni. Az IHL adja a fejrész teljes hosszát 32 bites egységekben (20bájt+opció rész). Minimális értéke:5. (Nincs opció.)
A SZOLGÁLAT TÍPUS mezõ teszi lehetõvé a hoszt számára, hogy kijelölje az alhálózattól kívánt szolgálat típusát. Különféle sebességek és megbízhatósági fokok különbözõ kombinációi között lehet választani. Ez azért fontos mert különféle optimális átvitelt lehet megvalósítani. Például digitalizált kép- vagy hang továbbításakor a gyors átvitel sokkal fontosabb, mint az esetleges átviteli hibák javítása. Ha azonban adat- vagy programfájlokat továbbítunk akkor a pontos átvitel a fontosabb, és nem a gyorsaság.
A TELJES HOSSZÚSÁG mezõ a teljes datagram hosszát tartalmazza (fejrész+adat). A maximális hosszúság 65 536 bájt.
Az AZONOSÍTÁS mezõ alapján állapítja meg a célhoszt, hogy egy újonnan érkezett csomag melyik datagramhoz tartozik. Egy datagram minden egyes darabja ugyanazzal az Azonosítás mezõ értékkel rendelkezik.
Ezután egy nem használt bit, majd két 1-bites mezõ következik. A DF mezõ a Don't Fragment (ne tördelj !) kifejezés rövidítése. Ha ez a bit 1 értékû, akkor az átjárók nem tördelhetik a datagramot, mert a célállomás képtelen azt ismét összerakni. Ha a datagram nem vihetõ keresztül a hálózaton, akkor vagy kerülõ utat kell választani, vagy el kell dobni.
Az MF mezõ neve a More Fragments (több darab) rövidítése. A széttördelt datagramdarabokat jelzi, kivéve az utolsót. A Teljes hosszúság mezõ mintegy második ellenõrzésként használható, vajon nem hiányzik-e datagramdarab, és hogy az egész datagram összeállt-e.
Ehhez a kapcsolódik a DATAGRAMDARAB-ELTOLÁS mezõ, ami azt jelöli ki, hogy az adott darab hol található a datagramban. Minden datagramdarab hosszúságának, (kivéve az utolsót), 8 bájt egész számú többszörösének kell lennie, amely az elemi datagramdarab hosszúsága. Mivel e mezõ 13 bit hosszú, ezért maximálisan 8192 darabból állhat egy datagram, amelybõl a maximális datagramhossz 8*8192=65 536 bájt.
Az ÉLETTARTAM mezõ lényegében egy 8 bites számláló, amely a csomagok élettartamát tartalmazza másodpercben. Amikor értéke nullává válik, akkor az adott csomag megsemmisül. Így a maximális élettartam 255 s lehet.
Amikor a hálózati réteg összerak egy teljes datagramot, tudnia kell, hogy mit tegyen vele.
A PROTOKOLL mezõ kijelöli, hogy a datagram a különféle szállítási folyamatok közül melyikhez tartozik. A TCP a leggyakoribb választás, de léteznek egyebek is.
A FEJRÉSZ ELLENÕRZÕ ÖSSZEGE csak a fejrész ellenõrzésére szolgál. Egy ilyen ellenõrzõösszeg azért hasznos, mert a fejrész a darabolások miatt változhat az átjárókban.
A FORRÁSCÍM és a CÉLCÍM hálózati számot és a hosztszámot adják meg.
Az OPCIÓK mezõ rugalmasan alkalmazható biztonsági, forrás általi forgalomirányítási, hibajelentési, hibakeresési, idõpont-megjelölési és egyéb információs célokra. A mezõ biztosításával elkerülhetõ, hogy a fejrészben levõ biteket és mezõket ritkán használt információk számára kelljen lefoglalni.
4. Ismertesse az Internet címzési rendszerét! Mik azok az A, B, C osztályú címek?
A címzési rendszer kialakításánál azt a valóságos tényt vették figyelembe, hogy a címzés legyen hierarchikus: azaz vannak hálózatok, és ezen belül gépek (hosztok). Így célszerû a címet két részre bontani: egy hálózatot azonosító, és ezen belül egy, a gépet azonosító címre. Mivel a cím hossza 32 bit ezért ezt kellett két részre bontani, olyan módon, hogy a nagy hálózatokban lévõ sok gépet is meg lehessen címezni. Négy különbözõ formátum használható, ahogy az alábbi ábrán látható.
IP címek
A cím négy bájtját szokásos a közéjük pontokat írva, a bájtok decimális megfelelõjével leírni.
Az elsõ 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 feltételezhetõen LAN-ok), egyenként 254 hoszttal azonosít. Az utolsó elõtti címforma (D osztályú cím) többszörös címek (mulicast address) megadását engedélyezi, amellyel egy datagram egy hosztcsoporthoz irányítható. Az utolsó címforma (E) fenntartott.
A címzéseknél a hálózat és hoszt címének szétválasztására cím-maszkokat (netmask) használnak. Alkalmazásakor bitenkénti ÉS mûveletet végezve az IP cím és a cím-maszk között, a hálózati cím leválasztására. 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.
A 127-el kezdõdõ címek a “loopback” (visszairányítás) címek, nem használhatók a hálózaton kívül, a hálózatok belsõ tesztelésére használható.
A hoszt címrészbe csak 1-eseket írva lehetséges az adott hálózatban lévõ összes hosztnak üzenetet küldeni (broadcast). Például a 195.13.2.255 IP címre küldött üzenetet a 193.13.2 címû hálózatban lévõ összes gép megkapja.
Ha a hoszt címrésze 0, az a aktuális hálózatot jelöli. Ha a hálózati cím 0, az a aktuális hálózatot jelöli. Például a saját géprõl 0.0.0.0 címre küldött üzenet a saját gépre érkezik.
5. Magyarázza el a domén nevek rendszerét!
Az Internet használata során két, egymástól akár sok ezer kilométerre lévõ számítógép között alakul ki kapcsolat. Nyilvánvalóan ezért minden egyes gépet azonosíthatóvá, címezhetõvé kell tenni.
Erre két, egymással egyenértékû módszer áll rendelkezésre. Az elsõdleges módszer az amit IP címzésként már megismertünk, míg a másodlagos — a felhasználók által szinte kizárólagosan használt módszer az azonosító domén (domain) nevek rendszere.
Amikor a hálózathoz újabb gép csatlakozik, egy — az adott hálózatnak adott címtartományból — négy tagból (bájtból) álló azonosító számot, Internet címet (IP-address) kap. A címtartományok kiosztását az Internet központi adminisztrációja, az INTERNIC (Internet Network Information Center) végzi. A körzeti központok az adott gépet ezen a számon tartja nyilván. A tényleges címeket általában decimális alakban pl. 193.224.41.1 használják.
A címben szereplõ egyes címrészeket ma már nem véletlenszerûen határozzák meg, hanem hierarchikusan felosztott földrajzi terület, domének alapján. Így a cím egyes oktetjei (8 bites csoprtjai) a domént, az ezen belüli aldomént és hosztot, azaz a címzett számítógép helyét jelölik ki. A domén általában egy ország globális hálózati egysége vagy hálózati kategóriája, az aldomén ezen belül egy különálló hálózatrész, a hoszt pedig az adott hálózatrészen belüli felhasználókat kiszolgáló gép azonosító száma.
A felhasználó számára könyebben használható a név alapján történõ címzés, ahol a sok számjegybõl álló IP cím helyett egy karakterlánc, az FQDN (Fully Qualified Domain Name) használható. Az FQDN, azaz a teljes domén-név, amelyet a DNS (Domain Name System), vagyis a domén-név rendszer szerint képeznek, ugyanúgy hierarchikus felépítésû, mint az IP cím, formailag pedig több, egymástól ponttal elválasztott tagból áll.
Például az alpha1.obuda.kando.hu címben az egyes tagok sorrendben a kiszolgáló gépet, a hosztgépet (egy DEC Alpha munkaállomást), az aldomént azaz hálózati altartományt (obuda.kando), végül pedig a domént, vagyis az adott ország globális hálózati tartományát (hu) határozzák meg. A hálózati altartomány, az aldomén több tagot is tartalmazhat, de akár hiányozhat is a cím domén-név részébõl.
A domén-név egyes részeit néha eltérõ kifejezéssel adják meg: a hálózati tartomány domén vagy network, az altartomány aldomén vagy subnet, a kiszolgáló gép a hoszt vagy hoszt-address.
A domén-nevek használata az Internet számára némi járulékos munkát ad, hiszen egy adatcsomag továbbítás elõtt a hosztcímbõl meg kell határozni a vele egyenértékû IP címet, és a küldemény hosztcímét ezzel kell helyettesítenie. Az összetartozó IP címeket és hosztcímeket a hosztgép elõször a helyi címtáblázatban (host table) keresi. Ha a keresés eredménytelen, a hosztgép az Internet valamelyik speciális szolgáltató-gépéhez, a névszolgáltatóhoz (Name Server-hez) fordul, amely az Internet gépeinek adatait tartalmazó, szabályos idõközönként frissített sokszor hatalmas címtáblázatot kezeli. A címtáblázatokban a host.aldomén.domén alakú hostcímhez a vele egyenértékû IP cím, esetleg hivatkozási (alias) alak is tartozhat.
Az IP cím kérésekor azt is közölni kell a névszolgáltatóval, hogy az mire kell. Ha levelezéshez kérjük, akkor a névszolgáltató a névhez tartozó MX (Mail Exchange) adatrekordot adja vissza, különben a tényleges IP címet.
Az elõbbi példa szerint az alpha1.obuda.kando.hu cím-meghatározása a következõ: A gép Internet címének meghatározásához 4 potenciális kiszolgálót kellene megkérdezni. Elõször egy központi kiszolgálótól kellene megtudakolni, hogy hol található az hu kiszolgáló, amely nem más, mint a hálózatba kapcsolt magyar internet helyek nyilvántartása. A gyökérként szereplõ kiszolgáló több hu kiszolgáló nevét és Internet címét adná meg. (Minden szinten több ilyen névkiszolgáló van, hogy az esetleges meghibásodások ne okozzanak fennakadást.) A következõ feladat lenne az hu kiszolgáló lekérdezése a kando névkiszolgálójáról. Itt is több kiszolgáló nevét és Internet címét kapnánk meg (az egyik közülük a SZTAKI). Ezek közül általában nem mindegyik található az intézmény területén (egy esetleges áramszünet fellépte miatt).
Ez után a kando-tól kérdeznénk le az óbudai telephely (obuda) névkiszolgálójának adatait, majd végül az ottani névkiszolgálók egyike adná meg az alpha1 gép adatait. A végsõ eredmény a alpha1.obuda.kando.hu gép Internet címe lenne. A fenti szintek mindegyike egy tartományt (domain) jelöl. A teljes alpha1.obuda.kando.hu név egy tartománynév (domain name). (Ugyanígy a felsõbb tartományok nevei is tartománynevek: obuda.kando.hu, kando.hu, és hu)
Az esetek nagy többségében szerencsére nem kell a fenti lépések mindegyikét végrehajtani. A legfelsõ kiszolgáló (gyökér) ugyanis egyben a legfelsõ szinten lévõ tartományok (pl. hu) névkiszolgálójaként is szerepel. Tehát a gyökér kiszolgáló felé irányuló egyetlen kérdéssel a MIT névkiszolgálójához lehet eljutni. Az alkalmazott szoftverek pedig a már feltett kérdésekre kapott válaszokra emlékeznek, az így megkapott domén név és a hozzá tartozó IP cím eltárolódik. Persze minden ilyen információnak van egy megfelelõ élettartama, ami tipikusan pár napnak felel meg. Az élettartam lejárta után az információkat fel kell frissíteni, amivel az esetleges változások is nyomon követhetõk.
Az IP cím — hosztcím átalakítást a TCP/IP automatikusan végzi, de a host operációs rendszer parancs kiadásával mi is lekérdezhetjük egy ismert felhasználó számát.
Az elõbbiek alapján már nyilvánvaló, hogy az egyes hosztgépekhez nemcsak IP cím vagy az azzal egyenértékû domén cím tartozik, hanem a hosztgépek a rajtuk futó alkalmazások eléréséhez tartozó portcímet (Application Selection Address) is használnak. Ezért a címeket ki kell egészíteni az alkalmazás elérésére szolgáló portcímmel is:
hostcím:portcím
Míg az egyes hosztokat a hosztcímük egyértelmûen meghatározzák, addig a hosztokat több felhasználó használja, tehát a hozzájuk kapcsolódó felhasználókat is meg kell különböztetnünk egymástól. Erre azok felhasználói neve (login- vagy felhasználónév), vagyis az adott hoszton egyedi azonosító-név szolgál.
Egy személy Internet elérhetõ levelezési (E-mail) címe tehát két fõrészbõl áll, és a következõ alakú:
felhasználónév@host.aldomén.domén
6. Milyen célt szolgál az ICMP protokoll?
Az Internet mûködését az IMP-k és az átjárók felügyelik olyan módon, hogyha valami gyanús esemény fordul elõ, akkor az eseményt az ICMP (Internet Control Message Protocol - internet vezérlõüzenet protokoll) alapján jelentik. Megközelítõleg egy tucat ICMP üzenettípus létezik. Minden üzenettípus IP-csomagba burkolva vándorol a hálózatban. A protokoll az Internet tesztelésére is használható.
A DESTINATION UNREACHABLE (cél elérhetetlen) üzenet akkor keletkezik, amikor a hoszt, vagy egy átjáró nem tudja lokalizálni a címzettet, vagy amikor egy bebillentett DF bittel rendelkezõ csomagot egy közbensõ "kis csomagú" hálózat miatt nem lehet kézbesíteni.
A TIME EXCEEDED (idõtúllépés) üzenet küldésére akkor kerül sor, ha egy csomagot a nullára csökkent számlálója miatt el kell dobni. Ez az esemény tünete lehet annak, hogy a csomag hurokban kering, hogy súlyos torlódás van, vagy hogy az idõzítés értéke túl kicsire van beállítva.
A PARAMETER PROBLEM (paraméterprobléma) üzenet azt jelzi, hogy illegális értéket vett észre valaki egy fejrészmezõben. Ez a probléma a küldõ hoszt IP-szoftverének, vagy egy keresztezett átjáró szoftverének hibájára hívja fel a figyelmet.
A SOURCE QUENCH (forráslefojtás) üzenet a túl sok csomagot küldõ hosztok megfékezésére használható. Amikor egy hoszt egy ilyen üzenetet vesz, akkor adási sebességét csökkentenie kell.
A REDIRECT (újrairányítás) üzenetet akkor küld egy átjáró, amikor észreveszi, hogy egy csomag valószínûleg rossz útvonalon halad. Ez segít a forgalomirányításnak a helyes út, megtalálásához.
Az ECHO REQUEST (visszhangkérés) és ECHO REPLY (visszhangválasz) üzenetekkel egy adott címzett elérhetõségét és mûködõképességét lehet megvizsgálni. Az ECHO üzenet kézhezvételét követõen a címzettnek egy ECHO REPLY üzenettel kell válaszolnia.
A TIMESTAMP REQUEST (idõpontkérés) és TIMESTAMP REPLY (idõpontválasz) üzenetek hasonlóak csak a .válaszüzenetben a kérés megérkezésének és a válasz indulásának ideje is fel van jegyezve. Ez a szolgáltatás a hálózati teljesítmény mérésére nyújt lehetõséget.
Ezeken az üzeneteken kívül van még négy másik, amelyek az internet címzéssel foglalkoznak, és lehetõséget biztosítanak a hosztok számára, hogy azonosítsák saját hálózatszámukat, felfedezzék a címzési hibákat: például kezelni tudják azt az esetet, amikor egyetlen IP-címet több LAN birtokol.
7. Milyen célt szolgál az ARP protokoll? Mit jelent egy csomag “beburkolása”?
Jelenleg a legtöbb hálózat fizikai és adatkapcsolati szinten Ethernet kártyákat használ. Mivel az Ethernet keretnek saját fejléce van, saját egyedi, 48 bites címzéssel rendelkezik, ezért az IP csomagokat ilyen hálózaton közvetlenül nem lehet átvinni, be kell csomagolni. Minden Ethernet keretnek egy 14 oktetes fejléce van, amely a forrás- és a célgép Ethernet címét, valamint egy típuskódot tartalmaz. A hálózaton lévõ gépek csak az olyan kereteket figyelik, amelyek célmezõjében a saját Ethernet címüket, vagy a mindenkinek szóló körözvénycímet találnak. Minden számítógépnek van egy táblázata, amelyben felsorolja, hogy milyen Ethernet cím milyen Internet címnek felel meg. Ennek a táblázatnak a karbantartását a rendszer egy protokoll, az ARP (Address Resolution Protocol - címleképezési protokoll) segítségével végzi.
Egy alhálózatban, amelyik Ethernet összeköttetést használ, tegyük fel, hogy a 193.18.24.196 IP címû hosztról a 193.18.24.75 hoszttal szeretnénk kapcsolatba lépni. A kezdeményezõ 193.18.24.196 címû hoszt megnézi, hogy szerepel-e a saját ARP táblázatában a 193.18.24.75 címhez tartozó Ethernet cím bejegyzés. Ha igen, akkor a datagramhoz egy Ethernet fejlécet csatol, és elküldi. Ha azonban ilyen bejegyzés az ARP táblázatban nincsen, akkor a csomagot nem lehet elküldeni, hiszen nincs meg az Ethernet cím.
Ekkor lép mûködésbe az ARP protokoll. A 193.18.24.196 hoszt egy “a 193.18.24.75 Ethernet cím kellene” tartalmú ARP kérést ad ki az Ethernet hálózatra. Az adott hálózaton minden hoszt figyeli az ARP kéréseket. Ha egy hoszt egy rá vonatkozó ARP kérést kap, akkor válaszol rá.
Ebben az esetben tehát a 193.18.24.75 hallja a kérést, és egy ARP üzenetet küld válaszul a kérdezõnek, amelyben megadja a 193.18.24.75 IP címû gépben lévõ kártya Ethernet címét, pl.: 12:3:44:12:52:11. A kérést adó rendszer a kapott információt bejegyzi az ARP táblázatába.
Abban az esetben, ha a kért IP cím nincs a közös Ethernet hálózatba kapcsolt hosztok között, akkor a külvilág felé kapcsolatot biztosító átjáróban (routerben) lévõ Ethernet kártyacímet felhasználva, oda kell küldeni az adott keretet.
A fentiekbõl nyilvánvaló, hogy az ARP kéréseket tartalmazó kereteket üzenetszórás formájában kell a hálózatra kiadni. A kérés megfogalmazásához a csupa egyes bitbõl álló FF:FF:FF:FF:FF:FF Ethernet címet használják. Megállapodás szerint az Ethernet alapú hálózatok minden gépe figyeli az ilyen címre küldött kereteket. Ez azt jelenti, hogy az ARP kérést is látja mindegyikük. Minden egyes gép ellenõrzi, hogy a kérés rá vonatkozik-e. Ha igen, akkor választ küld. Ha nem, akkor egyszerûen nem veszi figyelembe. Az üzenetszórást jelzõ IP címû csomagokat (pl. 255.255.255.255 vagy 193.18.24.255) is csupa egyes bitbõl álló Ethernet címre kell küldeni.
A címek mellett a fejlécben szerepel még egy a használt protokollt azonosító típuskód is. Ennek segítségével ugyanazon a hálózaton többfajta protokollkészlet használata is lehetséges: TCP/IP, DECnet, Xerox, NS stb... Ezen protokollok mindegyike különbözõ értéket helyez a típus mezõbe. A csomag végén az ellenõrzõösszeg található, amely az egész csomagra vonatkozik. Az Ethernet keret tehát így néz ki:
Ethernet IP keret
Az ilyen módon “burkolt” (encapsuleted) keretek megérkezése után az egyes fejléceket leszedi a megfelelõ protokoll. Az Ethernet interfész az Ethernet fejlécet és az Ethernet ellenõrzõösszeget szedi le. Ezek után ellenõrzi a protokollra utaló típuskódot. Ha az IP-re mutat, akkor a datagramot átadja az IP-nek, amely a protokoll mezõ tartalmát megvizsgálja. Itt általában azt találja, hogy TCP, ezért a datagramot a TCP-nek adja át. A TCP a Sorszám mezõ tartalma és egyéb információk alapján állítja össze az eredeti állományt.
Létezik az ARP protokoll fordítottja, a RARP (Reverse Address Resolution Protocol) amely olyan táblázattal dolgozik, amelyben az van felsorolva, hogy milyen IP cím milyen Ethernet címnek felel meg.
A lényeg összefoglalása:
Az információ datagramban terjed. A datagram (csomag) az üzenetben elküldött adatok összessége. Minden datagram a hálózatban egyedi módon terjed. Ezen csomagok továbbítására két protokoll, a TCP és az IP szolgál.
A TCP (Transmission Control Protocol) végzi az üzenetek datagramokra darabolását, míg a másik oldalon az összerakást. Kezeli az esetleges elveszõ csomagok újrakérését és a sorrendváltozást. Az IP (Internet Prootocol) az egyedi datagramok továbbításáért felelõs.
Pédául ha egy adathalmazt akarunk a hálózaton átvinni:
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
a TCP ezt datagramokká darabolja:
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 ellenõrzõ összeget.
Txxx Txxx Txxx Txxx Txxx txxx Txxx
ezt adja tovább az IP-nek a cél Internet címével együtt. Az IP ebbõl és a hely Internet címbõl újabb fejlécet képez (I=FEJ(IP)) :
ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx ITxxx
A hálózat elérési szint, (amely lényegében a fizikai és adatkapcsolati szint) különbözõ lehet — pl. soros vonal, X25, vagy Ethernet — keretekkel dolgozik. Az Ethernet saját fejlécét (a két ETHERNET címmel) és C ellenõrzõ összegét illeszti EIT(FEJ(F)):
EITxxxC EITxxxC EITxxxC EITxxxC EITxxxC EITxxxC
A fogadó oldal ezeket sorban egymásután leszedi, ha IP típusú, akkor az IP-nek adja tovább, ha TCP típusú, akkor a TCP-nek, ami a sorozatszám alapján visszaállítja az eredeti adatfolyamot.
8. Mi az a socket?
Mivel az Internetben sok gépen a UNIX-ot használják operációs rendszerként, ezért érdemes röviden összefoglalni, hogy ez az operációs rendszer hogyan támogatja a hálózati lehetõségeket. A TCP/IP-t protokollt egy primitívhalmazon keresztül lehet elérni, amelyeket rendszerhívásokként valósítottak meg (implementáltak). Ezen keresztül érheti el a felhasználó a szállítási szolgálatokat. A fõbb rendszerhívásokat a következõ táblázatban soroltuk fel:
NÉV
FUNKCIÓ
Socket Létrehoz egy adott típusú TSAP-ot
Bind ASCII nevet rendel egy korábban létrehozott sockethez
Listen Létrehoz sort, amely a bejövõ összeköttetés-kéréseket tárolja
Accept Eltávolít a sorból, vagy vár egy összeköttetés-kérést
Connect Összeköttetést kezdeményez egy távoli sockettel
Shutdown Lezárja az összeköttetést a socketen
Send Üzenetet küld el egy socketen keresztül
Recv Üzenetet vesz egy adott végponton
Select Megvizsgál egy sockethalmazt, hogy készek-e olvasásra vagy írásra
A szolgálatinterfész központi jelentõségû fogalma a socket (foglalat), amely hasonló az OSI TSAP-jához. A socketek végpontok, amelyekhez alulról (az operációs rendszer felõl) az összeköttetések, míg felülrõl (a felhasználó felõl) a folyamatok kapcsolódnak.
A socket rendszerhívás létrehoz egy socketet (egy operációs rendszeren belüli adatstruktúrát): a hívások paraméterei kijelölik a címformátumot (pl. egy Internet nevet), a socket típust (pl. összeköttetés-alapú vagy összeköttetés-mentes), valamint a protokollt (pl. TCP/IP).
Miután egy socket már létrejött, a bejövõ összeköttetés kérések tárolásához puffer allokálható. Ezt a listen hívással lehet végrehajtani. Egy listen hívásban megadott socket passzív végponttá válik, amely a kívülrõl hozzá érkezõ összeköttetés-kérésekre várakozik.
Azért, hogy egy távoli felhasználó összeköttetés kérést küldhessen egy socketnek, a socketeknek névvel (TSAP címmel) kell rendelkezniük. A socketekhez neveket a bind hívással rendelhetünk. Ezután a neveket valamilyen módon ismertté kell tenni, és a távoli felhasználók máris megcímezhetik azokat.
Az accept hívással lehet egy felhasználói folyamatot egy sockethez hozzárendelni, és passzív módon összeköttetés kérésekre várakoztatni. Ha egy kérés érkezik, akkor a hívás kiveszi azt a sorából; egyébként a folyamat blokkolódni fog addig, amíg egy kérés be nem érkezik (kivéve, ha a socketet nem-blokkolósnak specifikálták).
Amikor egy kérés beérkezik, egy új socket jön létre és válik az összeköttetés végpontjává. Így egyetlen port több összeköttetés létesítésére is használható.
Távoli sockethez való összeköttetés létesítéshez, a folyamatoknak connect hívást kell kiadniuk, amelyben paraméterként a helyi és a távoli socketet kell kijelölniük. Ez a hívás összeköttetést létesít a két socket között.
Ha a socketek összeköttetés-mentes típusúak, akkor az operációs rendszer e hívás hatására feljegyzi a kettõ közti kapcsolatot, és így a lokális socketen a késõbbiekben kiadott send hívások távoli socket felé tartó üzeneteket eredményeznek.
Egy összeköttetés lebontását, vagy egy socket-socket pár közötti összerendelés megszüntetését a shutdown hívás használatával lehet elérni. Egy duplex összeköttetés két irányát külön-külön is le lehet zárni.
A send és recv hívások üzenetek küldésére és vételére használhatók. Ezen alaphívásoknak több változata is létezik.
Végül a select rendszerhívás olyan folyamatok számára hasznos, amelyeknek több létesített összeköttetésük van. Sokszor elõfordul, hogy egy ilyen folyamatnak minden egyes olyan socketre recv hívást kell kiadnia, amelyen üzenet érkezett számára. Sajnos azonban nem tudja, hogy melyek ezek a socketek. Ha véletlenszerûen választja ki azokat, akkor elõfordulhat, hogy blokkolódik egy olyan végponton, ahol nincs is üzenet, míg más socketeken üzenetek várják. A select hívás lehetõvé teszi a folyamatnak, hogy addig blokkolódjon, amíg a paraméterként magadott socket-halmazon sikeres olvasási vagy írási kisérlet végrehajtható nem lesz.
8. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 9 - 15
8. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 16 - 22
8. fejezet: Ellenõrzõ kérdések és válaszok 16 - 22
Mik azok a levelezési listák? Mi a digest és a FAQ (GYIK) ?
Hogyan lehet az információkat szervezni a hálózaton? Mi a GOPHER?
Mi a WWW? Mi a HTML, URL?
Mi a hipertext és mi a hipermédia?
Mit jelent, és milyen célt szolgál a CGI?
Mi az a HTTP protokoll? Hogyan mûködik?
Sorolja fel a hálózati etikett (netikett) néhány alapszabályát!
16. Mik azok a levelezési listák? Mi a digest és a FAQ (GYIK) ?
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 idõszakonkénti pl. naponkénti gyûjtésben. Ez utóbbi esetben egy levélben kapja meg a lista résztvevõje az összegyûjtött napi levelezést, ezt szokták digest-nek hívni.
A USENET több mint 6000 témával való foglalkozásra alakult ún. hírcsoport-ot tartalmaz. A levelezési listáktól eltérõen a hírcsoportba küldött leveleket nem kézbesítik, hanem anyagaikat szervereken tárolják, amit az adott géphez hozzáférési jogot kapott személyek elolvashatnak. Az összes hírcsoport anyagát csak néhány nagy hírszerver tárolja, a többieken csak egy-egy kiválasztott részük található. A kezdõk bekapcsolódását kéréseket és rá a válaszokat tartalmazó dokumentumok, az ún. FAQ-ok (magyarul: GYIK = Gyakorta Ismétlõdõ Kérdések) segítik. Technikailag a Usenet egy speciális telnet parancs, amit akkor tudunk használni, ha gépünkön, vagy ahova be vagyunk jelentkezve, található megfelelõ kliens program. PL. Unixban a tin, VMS alatt a news.
17. Hogyan lehet az információkat szervezni a hálózaton? Mi a GOPHER?
Az információk összegyûjtése, rendezése és megkeresése, a dinamikusan változó hálózaton nem egyszerû dolog. Hogyan szervezhetjük meg az információk közötti kapcsolatokat? Alapvetõen két megoldás kínálkozik:
Az egyik a hierarchikus: ez azt jelenti, hogy az információk közötti összefüggéseket egy szintekbõl álló rendszerbe szervezzük; elindulunk a legmagasabb szintrõl, és minden szinten kijelöljük amihez tartozó alatta lévõ szinten folytatjuk a keresést. Ez hasonló a számítástechnikában megszokott menürendszerhez: egy menüpontot kiválasztva megnyílik egy almenü, majd abból kiválasztva egy újabb, és így tovább. Jó példa erre a könyvtárakban használt Egyetemes Tizes Osztályozás (ETO) rendszer, amely az emberiség tudásanyagát ilyen módon próbálta rendszerezni: tíz fõcsoportot választott, és ezeken belül újabb alcsoportokat definiált.
Például az elektrotechnika témakör: a 6. fõcsoport (Alkalmazott tudományok, technika) 62 alcsoportjának (Technika) 621 jelölésû (Gépek, elektrotechnika) témaköre.
Ennek a rendszernek számos elõnye mellett hátrányai is vannak: nagyon kötött, a struktúra felsõbb szintjei már nem változtathatók meg; minden információt valahova be kell sorolni; ez felveti a határterületek besorolásánál a nem egyértelmûség kérdését. Nem veszi figyelembe azt, hogy az egyik terület robbanásszerû fejlõdése miatt aránytalanná válik az egyes alszintek egymáshoz viszonyított súlya.
A másik lehetõség az információk olyan szervezése, amely az egymásra való utalásokon, hivatkozásokon alapul. Erre is van példa az írott médiákban: a lexikonokban szereplõ ún. kereszthivatkozások (jelölése ->, jelentése:lásd). Ez a megoldás már rugalmassá teszi az információk közötti kapcsolatok szervezését, de a hagyományos írott anyagokban használata kényelmetlen: a lapokat ide-oda kell forgatni, ott a hivatkozott részt megkeresni, elolvasni, majd visszatérve az eredeti helyre az olvasást folytatni... Ezen okok miatt ez a hálós, egymásra hivatkozó (mutató) módszer csak a számítógépes dokumentumkezelés megjelenésével vált a gyakorlatban kényelmesen használhatóvá, és az ilyen módon kialakított szövegeket hipertext-nek hívjuk.
Kapcsolatok az információk között
Gopher
A hálózaton való hierarchikus keresésre jó példa a Gopher. Tipikus gopher példa egy könyvtárban való keresés, pl. adott könyv címe alapján. A gopher szerverek többnyire könnyen kezelhetõ menürendszert adnak a kezünkbe, onnan lehet menüszinteken keresztül az információt megkeresni. Elõfordulhat, hogy a gopher adatbázisa több gépen helyezkedik el, ekkor a gopher program automatikusan kapcsolja azt a gépet, amely a kért információt tartalmazza.
18. Mi a WWW? Mi a HTML, URL?
WWW (World Wide Web):
Jelenleg a leggyorsabban terjedõ, legnépszerûbb szolgáltatás az Interneten a Világméretû Háló, a WWW. Sikerének oka, hogy látványos dokumentumok nézhetõk vele, amik tele vannak kereszthivatkozásokkal (ez a hypertext), és képekkel, olyan, mint egy képes lexikon.
A WWW általános ügyfél-kiszolgáló hálózati koncepcióra épül. Az információszolgáltató gépeken egy WWW kiszolgálóprogram (Web szerver) program fut, amely a felhasználók gépein futó böngészõ-programok (Netscape, Explorer) által küldött kérésnek megfelelõen elküldi a kért információt az adott gépre, amely ebben az esetben az ügyfél (kliens).
Minden információkérés és az arra adott válasz független a többitõl, vagyis a kapcsolat csak az átvitel idejére jön létre A kiszolgáló nem figyeli külön az egymás után beérkezõ igényeket, mindet új kérésként kezel, még akkor is, ha az esetleg azonos helyrõl érkezett.
A WWW mûködését a gyakorlatban több tényezõ biztosítja:
Egyetemes leírás, amellyel a különbözõ forrásokra lehet hivatkozni. Minden információs egység — kép, grafika, animáció, szöveg — forrásként jelenik meg a hálózaton. Ezekre a forrásokra olyan módon lehet hivatkozni a kapcsolatok felépítése során, hogy meg kell adni a forrás helyét, és annak módját, hogy a használt program hogyan tudja megjeleníteni, használni ezt a forrást. Az alkalmazott megjelenítési módot az URL (Uniform Resource Locator - egységes forrásazonosító) adja meg.
HTML
A dokumentumok logikai struktúráját a HTML (Hyper Text Markup Language) jelölései segítségével lehet szabályozni. A HTML arra készült, hogy segítségével a dokumentumok szokásos, sorban egymás utáni olvasása helyett, a szövegben elhelyezett kapcsolatok alapján az egész dokumentum könnyebben legyen áttekinthetõ és elolvasható. Segítségével logikusan szervezett és felépített dokumentumokat lehet készíteni, olyan módon hogy a nyelv alkalmas logikai kapcsolatok létrehozására a dokumentumon belül és dokumentumok között, amit a dokumentum olvasója kezelhet. A dokumentum fogalmát itt általánosabban kell értelmeznünk: ezek objektumok, amelyek lehetnek: szöveg, kép(grafika), hang (zene), de akár mozgókép (film) is.
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 képernyõn (vagy ha hang, lejátssza...) Lényeges, hogy a kapcsolt objektum is tartalmazhat további kapcsolásokat különbözõ objektumokhoz, amelyek elvileg a hálózaton bárhol lehetnek. A WWW úgy is tekinthetõ, mint egy dinamikus információ tömeg, amelyben a hypertext segítségével kapcsolatok (linkek) vannak. Ennek eredményeként adott információ a hálózat bármely pontjáról megszerezhetõ, illetve ugyanahhoz az információhoz több úton is el lehet jutni a különbözõ kapcsolatokon keresztül.
A HTML formátumú fájl valójában egy szöveges fájl, szintén szöveges (olvasható) vezérlõkódokkal. Ezek a vezérlõkódok < és > jelek között szerepelnek, és a szöveg megjelenését, formátumát, például a betûk nagyságát, formáját, stb. jelölik.
A szöveg egyéb dokumentumokra vagy a dokumentum más részeire való hivatkozásokat is tartalmazhat amit a vezérlõkódok segítségével adhatunk meg linkek formájában. Ezek a linkek — amelyek a megjelenítéskor általában kék szinû, aláhúzott szövegekként, vagy kék keretes ikonokként jelennek meg — hypertext alakúvá teszik a dokumentumot. A legtöbbször minden egyes link hivatkozás egy másik HTML oldalra ( Azért ez alól van kivétel.) ami a Világ bármely pontján lehet.
URL-specifikációk
URL (Uniform Resource Locator) egységes forrásazonosító: megadja a megjelenítõ 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 [10].
Az URL-ek a HTML-dokumentumba beépített szabályos szerkezetû sorok, segítségükkel hozható létre az a logikai szerkezet és dokumentum kapcsolat, ami a WWW hypertext lényege.
Az URL a következõ információkat tartalmazza:
a protokollt, amelyet az adott forrás eléréséhez használunk (ftp, http, gopher stb.); Az URL elsõ tagja azt az adott forrás eléréséhez használandó protokollt adja meg. Az URL segítségével az Interneten használt legtöbb információforrás elérhetõ.
annak a kiszolgálónak az Internet-nevét, amelyen az adott forrás található. Nem anonymous kapcsolat esetén, ha szükséges, itt kell megadni a felhasználó névét és a jelszót is. Ez az információ két perjellel (//) kezdõdik és egy (/) zárja le.
a kiszolgáló portjának a számát. Ha ez nem szerepel, akkor a megjelenítõ-program az általánosan használt alapértelmezést feltételezi. Ha a kapcsolódáshoz nem a WWW-hez javasolt 80-as portcímet használják, akkor ezt az URL-ben a kiszolgáló nevéhez vagy címéhez kettõsponttat (:) kapcsolva kell megadni.
a forrás helyét a kiszolgáló lemezegységének hierarchikus állományrendszerében (könyvtárnév). Ez közvetlenül a kiszolgáló nevét lezáró perjel (/) után áll. A keresési útvonal megadásának formája attól függ, hogy milyen fajta szolgáltatáshoz kapcsolódtunk. Gyakran egészen az állomány szintjéig meg kell adni az elérési utat.
Egy adott HTML-kapcsolaton belül az azonos könyvtárban lévõ állományok eléréséhez nem kell a teljes keresési útvonalat megadni. Ha egy dokumentumot elértünk a rendszeren, ez már bizonyos információkat szolgáltat a következõ kapcsolat felépítéséhez. Így a szomszédos állományok eléréséhez elegendõ egy rész-URL alkalmazása, ami az aktuális dokumentumhoz viszonyítva relatív kapcsolódást biztosít. Azonos könyvtárban lévõ dokumentumok esetén elég csak elõször a teljes URL-t megadni, utána már elég a többi fájlnak csak a nevét megadni. A
http://alpha1.obuda.kando.hu/
URL esetén a megjelenítõ-program a megadott kiszolgáló fõkönyvtárát keresi. A WWW-szerver konfigurálásakor megadható, hogy ilyen esetben melyik legyen az a HTML-dokumentum, amelyet a kiszolgáló elküld a felhasználónak. Ez lehet pl. üdvözlés, vagy információ a szolgáltatásokról, más URL megadása, tartalomjegyzék, hibaüzenet.
A WWW kiszolgálót futtató gépen a felhasználók a saját könyvtárukban lévõ, a rendszer konfigurálásakor definiált speciális nevû alkönyvtárban mindenki számára hozzáférhetõ, személyes HTML-dokumentumokat hozhatnak létre. Ezekre a könyvtárakra való hivatkozás a ~ karakterrel kezdõdik, és a könyvtári hivatkozás a felhasználó neve. A ~ karakter azt jelzi a kiszolgáló számára, hogy ez nem egy szokásos alkönyvtár, hanem az adott felhasználó alkönyvtárában kell az állományokat keresni.
URL segítségével érhetõk el. A kiszolgáló konfigurálásakor meg kell adni annak az alkönyvtárnak nevét, amelyben a felhasználók létrehozhatják az ilyen személyes dokumentumaikat (home page, ottlap, honlap). Ez a könyvtárnév a kiszolgáló konfigurációs állományában (a UNIX-rendszereknél általában a /etc/httpd.conf) megtalálható (pl. public_html, wwwhomepage).
Ugyancsak a rendszer létrehozása során definiálható annak az állománynak a neve, amely a rendszerbe való belépéskor, illetve a saját könyvtárak címzésekor megjelenik a felhasználók képernyõjén. Ezt a HTML-dokumentumot általában welcome.html vagy index.html névvel látják el.
19. Mi a hipertext és mi a hipermédia?
A hálós, egymásra hivatkozó (mutató) módszer csak a számítógépes dokumentumkezelés megjelenésével vált a gyakorlatban kényelmesen használhatóvá, és az ilyen módon kialakított szövegeket hipertext-nek hívjuk.
A folyamatos, sorokba rendezett szöveg végigolvasása helyett a kereszthivatkozásokat követve könnyen el lehet menni a szöveg egy más részére, megnézni más információkat, azután visszatérni, folytatni az olvasást, azután megint egy másik bekezdésre ugrani. Ilyen szerkezetûek a Microsoft Windows, illetve a Windows alatt futó programok súgói. Amennyiben a szöveg mellett más objektum is megjelenik, akkor hipermédiáról beszélünk.
20. Mit jelent, és milyen célt szolgál a CGI?
A HTTP-protokollt a WWW ügyfél a HTTP-kiszolgálókkal való kommunikációra használja. Ennek segítségével az ügyfélprogram adatokat kérhet a kiszolgálótól, és információkat küldhet a kiszolgálóra. Más esetekben az ügyfélprogram akar valamit küldeni a kiszolgálónak feldolgozásra. Általában ezeket a kapott adatokat a kiszolgáló nem maga kezeli, hanem továbbítja õket az ún. gateway programoknak, amelyek nem a H'ITP-rendszer részei.
A CGI-specifikációk (Common Gateway Interface) írják le, hogy a HTTP kiszolgálók hogyan kommunikálnak a küldött információkat ténylegesen feldolgozó programokkal.
Amikor a megjelenítõ egy olyan kapcsolathoz ér, amely egy programra hivatkozik, a kiszolgáló elindítja ezt a programot és a CGI-leírást használva átadja az ügyféltõl érkezõ adatokat (ha vannak). A külsõ program a kapott információt felhasználva elvégzi a feldolgozást vagy lekérdezést, és a választ (ugyancsak a CGI-leírást használva) visszaküldi a kiszolgálónak. A kiszolgáló ezt azután dokumentum formájában továbbítja a kérést küldõ megjelenítõ-programnak.
21. Mi az a HTTP protokoll? Hogyan mûködik?
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 teljesen függetlenül kezeli, és minden dokumentum elküldése után le is zárja a kapcsolatot. Ez az állapotmentesség biztosítja, hogy a kiszolgáló mindenki számára egyformán elérhetõ és gyors.
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-fejlécbõI és a kiszolgálónak küldött adatokból áll (ha van ilyen). A fejléc információkat tartalmaz a kiszolgáló számára arról, hogy milyen típusú a kérés, és megadja, hogy az ügyfélprogramnak milyen lehetõségei vannak.
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, így az erõforrások megint felszabadulnak a következõ kérésekhez.
Ez az eljárás azt jelenti, hogy a kapcsolat során csak egy dokumentumot lehet átadni, illetve egyetlen feldolgozás megy végbe. Az állapotmentesség miatt a kapcsolatok semmit nem tudnak az elõzõ kérésekrõl, mivel a kiszolgáló minden dokumentum elküldése után lezárja a kapcsolódást, és minden kérést egyenként, külön-külön kezel.
Ha egy dokumentum több képet vagy grafikát tartalmaz, akkor ezek megjelenítéséhez az ügyfél annyiszor építi fel a kapcsolatot, ahány hivatkozást talál: egyet magának a dokumentumnak, és a többit egyenként a grafikáknak, illetve képeknek.
Azonosításra a felhasználók felõl érkezõ kérésekrõl a következõ információkat tárolja a program:
A kérést küldõ gép Internet-címe, ahonnan a kérés érkezett; Ez lehet a gép Internet-neve vagy IP-címe
a dátum és a helyi idõ;
a kérés módja (GET, POST); Jelzi, hogy a megjelenítõ-program milyen kérést küldött a kiszolgálónak.
GET elküldi a kért dokumentumot.
HEAD elküldi a dokumentum HTTP-fejlécében lévõ információkat.
LINK egy meglévõ objektumot (képet, programot, állományt stb.) egy másikhoz kapcsol. Ez pl. egy HTML-dokumentum számára azt jelentheti, hogy módosítja a dokumentumot, és a fejlécbe beírja a kapcsolás
(LINK) információit.
POST elküldi az adatokat a megjelölt URL-nek. Ennek már léteznie kell.
PUT elhelyezi az ügyfél által küldött adatokat a megjelölt URL-ben, felülírva a régebbi tartalmat. Az URL-nek már léteznie kell.
UNLINK eltávolítja a meglévõ kapcsolási információt, amelyet pl. elõzõleg egy LINK parancs helyezett el a dokumentumban.
TEXTSEARCH megkeresi a kért URL-t és elvégzi a keresést. ehhez a GET módszert, és azt az URL-t használja, amely tartalmazza a kéréskor elküldött adatokat.
a kért dokumentum neve;
a kiszolgáló által használt HTTP protokoll verziószáma;
a kapcsolatkérés eredményére utaló kód;
az elküldött dokumentum hossza.
22. Sorolja fel a hálózati etikett (netikett) néhány alapszabályát!
Az eddigiekben a hálózatról mint a technikai lehetõségrõl beszéltünk, amivel egymástól távoli emberek képesek kommunikálni. A távolság, és a bizonyos mértékû “anyagtalan személytelenség” miatt, etikai kérdésekrõl is érdemes szót ejteni. Stílszerûen ezek egy szabályrendszerben, az. ún. Netiquette-ben (hálózati etikett) szerepelnek. Igaz, hogy az Internet a nagy szabadság egyik megnyilvánulása, de itt is szükség van bizonyos íratlan szabályok betartására. Alapgondolata: Ne éljünk vissza a Hálózat nyújtotta lehetõségekkel!
Ennek több összetevõje van, vegyük közülük néhányat sorjában:
Fontos a vitafórumokon való kultúrált hangvétel megválasztása, továbbá fontos tudni, hogy aki a levelünket olvassa, (legtöbbször) nem ismer minket élõben, nem ismeri hátterünket, kizárólag a leírt soraink alapján ítél meg minket. Gyakran okoz félreértést, hogy sokan elfelejtik, egy leírt mondatot sokféle hangsúllyal fel lehet olvasni, gyakran különbözõ jelentéstartalommal. Ezért fokozottan ügyelni kell arra, hogy a csatorna csak a száraz szavakat küldi át, nem képes a személyes beszédet kísérõ és az értelmezését segítõ metakommunikációra. Ezen segítenek a levelezésnél már leírt smiley-k.
Ne éljünk vissza azzal, hogy a vitapartner fizikailag úgysem tud visszavágni. Mert amit élõben nem mernénk szemébe mondani, leírhatjuk levélben, hiszen nem kell senkivel szembe néznünk. Az ilyen magatartás gyakran vezet kilátástalan vitákhoz az egyes fórumokon.
A netikett a hálózat használatával kapcsolatban mondja azt, hogy mivel a hálózat közös terület, az adatátviteli sebesség korlátozott, ne terheljük le feleslegesen, mert mindenki munkáját megnehezítheti. Mindig az adott rendszer teljesítõképességein belül kell maradni, pl. ne fûzzünk a leveleinkhez szép nagy ASCII grafikát aláírásunkként, mert sok felhasználó olyan vonalat használ amelynek kicsi az adatátviteli sebessége. Ez konkrétan általában nincs megtiltva, a felhasználó józan belátásában célszerû reménykedni.
Az Internet nagy sikerének egyik záloga az volt, hogy nonprofit alapon mûködik. Ez alól persze kivételek a helyi szolgáltatók, de nemzetközi viszonylatban el lehet mondani. Reméljük ez így is marad, és a technika fejlõdésével mindenki hozzáférhet elõbb-utóbb, aki akar. Az persze kérdéses, hogy amikor már boldog boldogtalan üzleti alapon Internetet szolgáltat, mennyire marad nonprofit a Hálózat, de reméljük, a gerinchálózatok, az Internet túlnyomó része legalább megmarad nonprofit szervezésûnek, vagy legalábbis a jövõben az Internet használata nem kerül többe egy átlagpolgárnak, mint ma egy TV elõfizetési díj.
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése