Bevezetõ
Kezdetben fõként nagyteljesítményû számítógépek, valamint u.n. terminálok között létesítettek kapcsolatot rézkábel segítségével. A terminálok voltak azon "buta" eszközök, melyek elõtt csak az adatbevitel, valamint a megjelenítés történt. Ezek a terminálok nem voltak képesek önmagukban semmilyen komoly számítási vagy adattárolási feladatra, pusztán egy billentyûzetbõl és egy monitorból álltak. Ezeket kötötték be egyenként egy-egy kábel segítségével a központi nagy számítógépbe, mely a terminálokon begépelt adatokat feldolgozta, tárolta, illetve kiszolgálta a terminálok elõtt ülõ embereket. Az ilyen központi gépet még ma is szokták kiszolgálónak nevezni (idegen nevén szervernek).
Ennek a megoldásnak több elõnye is volt. Mivel régen az akkori "nagy" teljesítményû számítógépek rendkívül drágák voltak, elegendõ volt egyetlen ilyen drága berendezés ahhoz, hogy sokan tudjanak dolgozni. Másik nagy elõnye a rendkívüli költségkímélésen kívül az összehangolt, naprakész munka. Hiszen ahogy kitöltött valaki mondjuk egy-egy ûrlapot az egyik terminálon, az azonnal felhasználható volt a többi terminál elõtt ülõ munkatársak számára is. Nem volt szükség az adatok másodlagos háttértárolón való rögzítésére, sem azok feltöltésére a nagy számítógépre. Így az idõveszteség is eltûnt.
A számítógépes hálózat elõnye még a meglevõ erõforrások fizikai helytõl való független eloszthatósága. Míg helyi gépek esetében minden egyes számítógépnek rendelkeznie kell azokkal a fizikai eszközökkel, melyek elengedhetetlenek az adott feladat elvégzéséhez, addig a hálózatba kötött számítógépek esetén erre rendszerint nincsen szükség. Elegendõ pl. 1 db nyomtató több számítógéphez, nem szükséges mindegyik mellé egyet vásárolni. Továbbá eldönthetõ, hogy a sok számítógép közül melyek azok, amelyek hozzáférhetnek az adott erõforrások valamelyikéhez, és melyek azok, amelyek nem. A feladatok módosulásával ezen bármikor lehet változtatni anélkül, hogy fizikailag bármit is el kellene mozdítani eredeti helyérõl.
Beállítható az is, hogy mely számítógépnek mekkora a prioritása az adott egység hozzáférésekor. Pl. kijelölhetõk olyan számítógépek, melyeknél fontos az adott nyomtatóra való azonnali nyomtatás, míg esetleg más számítógépekrõl kezdeményezett nyomtatási munkák várhatnak, stb.
Mára már sokat korszerûsödött a hálózati technológia minden téren. Az egyszerûbb terminálokat szinte mindenhol felváltották a számítási és háttértárolási feladatokat is elvégezni képes mai asztali számítógépek. A számítógépek összeköttetésének mikéntje is nagyot fejlõdött.
A számítógépek összekötése még ma is számos nagy elõnnyel jár (költségkímélés; azonnali, naprakész adatfeldolgozás; helyfüggetlen erõforrás-elosztás és -takarékosság, stb.), de mára egyre inkább elõtérbe kerül az olcsó és más eszközzel nehezen pótolható kommunikációs eszközként való használatuk is.
A hálózat fizikai megvalósítása
Számos hálózati megoldást alkalmaznak a világon, melyek hatótávolságukban, adatátviteli sebességükben, biztonságosságukban, és az adat átvitelére használt médiában különböznek.
Léteznek helyi hálózatok, melyek általában egy telephely (nem feltétlenül egy épület) számítógépei között teszik lehetõvé a komunkációt. (Ennek neve az angol rövidítés alapján: LAN).
Léteznek nagyvárosi hálózatok, melyek a nagyvárosokban levõ kisebb LAN-ok közti kommunikációt teszik lehetõvé. (Ennek neve az angol rövidítés alapján: MAN)
Valamint léteznek olyan hálózati megoldások, melyek a MAN-ok és/vagy a LAN-ok közti kommunikációt teszik lehetõvé kontinensek között, vagy akár az egész világot összefogva. (Ennek neve az angol rövidítés alapján: WAN)
Teljesen felesleges mindegyiket még akár felsorolni is részletesen, így itt most csak a helyi hálózatok esetében alkalmazott egyik hálózati technikáról esik szó minimális szinten, valamint az adatforgalom egyéb (logikai és általános) megvalósításáról.
Mostanság leggyakrabban u.n. Ethernet hálózatot használnak helyi hálózatok megvalósításaként. Ez a LAN természetesen kapcsolódhat más helyi hálózatokhoz, így alkotva nagyvárosi vagy világhálózatot.
A hagyományos Ethernet hálózatnak két fõ ismérve van:
A elsõ, hogy maximum 10 Mbit/s adatátviteli sebességre képes. Ez valójában a hálózat egyéb redundáns forgalma és mérete miatt lényegesen kisebb hasznos adatátvitelt jelent.
A másik jellegzetessége, hogy viszonylag hamar leterhelõdik. Vagyis: mivel minden számítógép egyetlen fizikai (van ahol logikai) kábelezésen forgalmazza adatait, az aktív adatátvitelt produkáló számítógépek számának növekedésével rohamosan csökken az átvihetõ adatok mennyisége egységnyi idõ alatt.
Vannak természetesen más LAN technológiák, melyeknél ez nem így van, de azok sokkal drágábban építhetõk ki, mint a hagyományos Ethernet. Ettõl függetlenül átlagos hálózati forgalom mellett igen jól használható az Ethernet hálózat is.
Az Ethernet hálózatot jellemzõen kétféle médián használják:
Egy részrõl 50 Ohm ellenállású koax kábelen alkalmazható, u.n. busz topológát követve (lásd az alábbi ábrát). Maga a kábel rendszerint fekete, a kábeleken pedig króm színû u.n. BNC csatlakozók illetve "T" dugók vannak.
törölve
törölve Koax falidoboz. törölve Falidoboz 50 Ohm-os véglezáróval.
törölve Koax lengõkábellel, BNC "T" dugóval. törölve 50 Ohm-os koax kábel.
törölve Koax portos aktív jelismétlõ (Repeater; Koncentrátor).
törölve Szerver funkciójú számítógép. törölve Munkaállomás funkciójú számítógép (Kliens)
Más részrõl alkalmazzák még az Ethernetet árnyékolatlan csavart érpárú, illetve ritkábban árnyékolt csavart érpárú kábelezéssel is. Ezeknél u.n. csillag topológiájú a hálózat (de ebben az esetben is busz rendszerûként mûködik).
törölve
törölve UTP Falidoboz. törölve UTP lengõkábel.
törölve UTP portos aktív jelismétlõ. törölve UTP (Árnyékolatlan, csavart érpáras) kábel
A hagyományos Ethernetnek van még egy vastag Ethernet fajtája is, ám ezt inkább csak ipari környezetben használják (költséges a kiépítése).
FONTOS!!!
Ahol busz topológiájú a hálózat, ott TILOS a hálózati kábel folytonosságát megszakítani!
Tehát TILOS a fekete színû 50 Ohmos kábelt széthúzni, vagy a falidobozról egyik, másik vagy akár mindkét végét lehúzni. Amennyiben csak falidoboz van az adott szobában TILOS a szintén fekete színû kábelbõl készült átkötést eltávolítani. A hálózati ágak végén króm színû 50 Ohmos véglezárók vannak. Ezeket is TILOS eltávolítani a falidobozról, vagy a számítógéphez menõ kábel végérõl (amennyiben ott van).
Ahol csillag topológiájú a hálózat, ott szabadon bármikor kihúzható a hálózati kábel, úgy a falidobozból, mint a számítógépbõl. (Természetesen, ha ezt a számítógép bekapcsolt állapotában tesszük, akkor a kapcsolat megszakad a távoli gépekkel. Tehát nem ajánlatos bekapcsolt állapotban kihúzni a számítógép hálózati kábelt.)
Mindkét kábelezésre igaz, hogy TILOS a hálózati kábeleket éles szögben meghajlítani, nehéz tárgyat (asztalt, szekrényt, széket, stb.) rátenni, tûsarkú cipõvel rajtuk taposni, sugárzó hõnek kitenni, nagy frekvenciás elektromos berendezés (pl. neoncsõ) közelébe rakni.
Mindkét topológia esetén ajánlott számítástechnikai szakembert hívni a hálózatba költött számítógép költöztetése elõtt (márcsak azért is, mert egy nagyobb hálózatban ritkán megengedett dolog, hogy bárki önkényesen le- illetve felcsatlakoztasson akarmilyen gépet a hálózathoz).
A hálózati protokoll
A számítógépek manapság - mint azt már tárgyaltuk - már nem egyenként vannak összekötve egy központi nagygéppel, hanem egyetlen kábelezés van, és ezen kábelezésre kapcsolódik rá minden számítógép. Tehát egyetlen kábelezésen "osztozik" minden számítógép. Azonban a számítógépek közötti kommunikáció sokféle lehet. Hogy mégse legyen kavalkád az egészbõl, beszélgetési szabályok vannak. Ezeket a beszélgetési szabályokat hívjuk protokolloknak.
Ez hasonló a telefonhoz. Egyetlen telefon van, egyetlen telefonkábellel, de ezen a telefonon lehet magyarul is, meg angolul is, meg bármilyen nyelven beszélni. Egy a lényeg: aki a túloldalon van, az képes legyen megérteni engem, vagyis ismerje az én "protokollomat" és beszélni is tudja azt. A protokoll tehát egy beszélgetési szabályzat, pontosan úgy, ahogy a telefonnál is szabály, hogy aki hív, az ugyanolyan nyelven beszéljen mint én, és elõbb köszön, bemutatkozik, és csak utána kezdi el a mondókáját. No meg nem vág a másik szavába, stb.
Ha valaki nem beszéli a hívó nyelvét (nem ismeri a protokollt), az képtelen a kommunikációra. Vagy ha a hívó nem tartja be a szabályokat (protokollt), akkor az félreértésekhez vezet és a kommunikáció kudarcba fullad, sikertelen lesz.
A hálózati protokollok rétegzõdnek. Ez alatt azt kell érteni, hogy egyes protokollok csak a kapcsolat megteremtésével foglalkoznak vagy valamilyen alacsony szintû funkcióval bírnak. Más protokollok ezen alsóbb szintû protokollok szolgáltatásait felhasználva nyújtanak valamilyen magasabb rendû szolgáltatást az õket igénybe vevõ felsõbb szintû programoknak.
Maradva a telefonos példánál: a telefon alacsony szintû protokollja (használati szabályzata) az, hogy elõbb fel kell venni a kagylót, majd meg kell várni, amíg a búgó hang jelzi, hogy van vonal, majd pedig tárcsázni kell. Erre épülve lehet felsõbb szintû protokollt alkalmazni: pl. hogy magyar, vagy angol, vagy egyeb nyelven kezdünk el társalogni.
A példa (bár egy kicsit gyermeteg) jól szemlélteti, hogy a felsõbb szintû protokoll az alsóbb protokollra hagyja a kapcsolat felépítésének mikéntjét, Õ maga nem foglalkozik azzal. Ugyanígy az alacsony szinten mûködõ protokollnak (tárcsázás, kapcsolatfelvétel) nincs tudomása arról, hogy a majdani beszélgetés milyen lesz (magyar nyelvû, angol nyelvû, stb.)
A számítógépek esetében a protokollok használatának egyik fõ értelme, hogy ugyanazon a számítógépen használható legyen többféle hálózati kommunikációt igénylõ program is, valamint más számítógépeken egy hasonló funkciót ellátó programmal (de nem feltétlen ugyanazzal a programmal!) kommunikálni lehessen. Pl. file-ok átvitelét lehetõvé tevõ program, levelezõ program, valós idejû "csevegést" lehetõvé tevõ program, stb. Ezek mindegyike képes egy vagy több másik számítógépen mûködõ párjával beszélni, amennyiben az ugyanazt a protokollt használja (noha az a legritkább eset, hogy a két egymással kommunikáló program ugyanannak a cégnek a terméke lenne).
Pl. ha levelezni szeretnék és nekem egy POP3 (Post Office Protocol 3) protokollt ismerõ levelezõ programom van, akkor egy olyan távoli szervert tudok megkérni leveleim fogadására illetve küldésére, ami szintén ismeri a POP3 protokollt.
Vagy pl. ha igénybe szeretnék venni egy Novell Netware szerver által nyújtott szolgáltatást (ez egy kiszolgáló számítógép), akkor használnom kell a Novell cég által kitalált IPX/SPX protokollt, ha pedig még emellett az Interneten levõ Unix számítógépeket is el szeretném érni, akkor használnom kell a Unix operációs rendszereknél elterjedt TCP/IP protokollt is. Vagy lehet csak egyiket, vagy csak másikat, vagy egyéb szolgáltatás igénybevételéhez mást is.
Hogy miért van többféle protokoll? Ez fõként a gyártók sokaságától függ, meg attól, hogy nem minden protokoll alkalmas mindenféle dologra. Pl. van amelyik csak helyi hálózaton (LAN) alkalmazható, és van amelyik nagyvárosi (MAN) vagy világméretû hálózatban (WAN) is megállja a helyét. Vagy pl. az egyik megfelel valamilyen biztonsági követelménynek, a másik nem, stb.
Minden gyártó megy a saját feje után és persze arra a hálózati protokollra esküszik, amit õ talált ki. Aztán jönnek a felhasználók, s a jobb megoldások elterjednek, a rosszabbak elsikkadnak. A felhasználók tábora is megoszlik, ki erre esküszik, ki arra, és máris több megoldás van használatban. Aki késõbb lép be a hálózatok alkalmazásába, annak rendszerint már csak az alkalmazkodás marad, vagy használja vegyesen a sokféle protokollt és így élvezheti mindegyik rendszer elõnyeit (hátrányaival együtt), vagy pedig kizárva magát sok más, esetleg hasznos technológiából, elkötelezi magát egyféle technológia mellett.
A hálózaton használt számítógépek munkamegoszlása
A hálózatba kötött számítógépek nem egyformák. Vannak jobb teljesítményûek, nagyobb háttértárral rendelkezõek, meg vannak gyatrább képességûek is. Vagy az is lehet, hogy ami az egyiknek erõssége, az a másik gyengéje, és fordítva.
Hogy az erõforrások megoszthatóak legyenek a hálózaton levõ számítógépek között, kétféle szemlélet alakult ki.
Az egyik fõ irányzat az u.n. kliens-szerver architektúra. Ez azt jelenti, hogy van a hálózaton egy vagy több kitüntetett számítógép, nagy erõforrásokkal (nagykapacitású merevlemez, sok memória, stb.), melyeknek rendszerint semmi más dolguk sincs, mint hogy a kisebb teljesítményû számítógépeket kiszolgálják. Ezen nagy teljesítményû számítógépeket hívják szervereknek.
Ezenkívül vannak még azok a gépek, melyek a szerver által nyújtott szolgáltatásokat igénybe veszik. Ezek a kliens számítógépek. Ez a megoldás erõsen centralizált. Általában nincs kapcsolat az egyes kliensek között (nem fizikai értelemben, hanem a valós adatkommunikáció értelmében). Ha az egyik kliens számítógép meg kíván szólítani egy másik kliens számítógépet, akkor ezt csakis a szerveren keresztül teheti meg, hiába van közvetlen fizikai összeköttetése minden számítógépnek.
Ennek az erõsen centralizált kliens-szerver megoldásnak több elõnye és hátránya is van. Nagy elõnye, hogy a hálózati kommunikáció ellenõrzött körülmények között zajlik, tehát biztonságos és egy helyrõl viszonylag könnyen kézben tartható az egész hálózat. Elõnye még, hogy szinte akármilyen kisteljesítményû számítógép lehet a kliens, hiszen a terheket a szerver viseli magán.
Hátránya, hogy ha a szerver meghibásodik, akkor az összes hálózati szolgáltatás megszûnik (természetesen ez is kiküszöbölhetõ tartalék kiszolgáló(k) alkalmazásával).
A másik fõ irányzat a peer to peer elnevezésû (más néven egyenrangú) megoldás, amelyik úgy mûködik, hogy mindegyik számítógép a hálózat szempontjából nagyjából egyenrangúnak tekintendõ. Tehát minden számítógép szerver is meg kliens is. Használhatják egymás háttértárolóit, nyomtatóit, keresztül-kasul.
Ennek a megoldásnak elõnye inkább a kisebb, mindössze néhány számítógépbõl álló munkacsoportoknál van. Hiszen nem kell egy külön nagy teljesítményû, drága szerver számítógépet fenntartani a néhány kliens géphez.
Hátránya, hogy minden kliensnek nagyobb erõforrásokkal kell rendelkeznie az indokoltnál, mivel mindegyik ellát szerver funkciókat is. Hátránya még, hogy egy nagy gépszámú peer to peer hálózatot nehéz kézben tartani, mivel mindegyik kliens egyben szerver is, tehát minden gép elõtt ülõ felhasználónak egyben rendszergazdának is kell lennie egy bizonyos szinten. Ez utóbbi problematika természetesen sebezhetõbbé is teszi ezt a megoldást, hiszen több mint valószínû, hogy nem minden számítógép elõtt ül számítástechnikai professzor, s ezért esetleg olyan adatokhoz is hozzá lehet férni a számítógépükön, amiket nem feltétlenül szándékoztak elérhetõvé tenni mások számára.
Természetesen a különféle hálózati megoldásoknak és protokolloknak köszönhetõen, egy számítógéprõl használhatunk mind a két megoldást támogató hálózati rendszereket is, ha úgy kívánjuk (és persze ha gyõzi erõforrásokkal a számítógépünk).
Keretek (frame-ek) - avagy hogyan zajlik a kommunikáció sok gép között ugyanazon a kábelen?
Mivel a mai számítógépek egyetlen kábelezésre vannak csatlakoztatva, ezért (és más okokból is) sok kisebb csomagra, keretre (frame-ekre) tördelik az egyik helyrõl egy másik helyre továbbítandó adathalmazt. Minden keret kap egy fejlécet, amely többek között a címzett célszámítógép címét tartalmazza. A keretek egyenként kerülnek elküldésre, majd a címzett - miután az összes neki szánt keretet (csomagocskát) megkapta - szépen összerakosgatja belõle az eredetileg átküldeni kívánt adathalmazt.
Olyan ez, mint a posta. Ha a posta azt mondja, hogy õ bizony csak 1 kg-os csomagot hajlandó elvinni bárhova is, de mi 5 kg árut szeretnénk eljuttatni valahová, akkor az egy 5 kg-os csomag helyett, 5 db 1 kg-os csomagot kell feladnunk, egyenként helyesen megcímezve. A címzett - megkapva a csomagjainkat - kibonthatja és összerakhatja az 1 db 5 kg-os árut, amit eredetileg el szerettünk volna juttatni hozzá.
A keretekre való tördeléssel lehetõség nyílik arra, hogy "egy idõben" több számítógép is folytathasson kommunikációt más, különbözõ helyeken levõ számítógépekkel, mert két keret között el lehet küldeni a más számítógépek által küldött kereteket is a rendeltetési helyükre.
Képzeljük csak el, hogy mi történne, ha addig kellene várnunk a kommunikációval, amíg egy másik számítógép elküld mondjuk egy több száz MB méretû adatot egyszerre valahová. Lehet, hogy nekünk csak egy-két keretnyi (csomagnyi) információt kellene küldenünk valahová, de több órás kényszerpihenõre lennénk ítélve, mert meg kellene várnunk, amíg a másik abbahagyja az adást. Nem lenne valami hatékony megoldás, az biztos.
Ezenkívül elõnyös a kommunikáció minõsége szempontjából is a darabolt küldés. Sajnos a rézkábelen történõ adatátvitelnek megvan az a nem kívánt tulajdonsága, hogy "megsérülhet" útközben a átvinni kívánt adathalmaz. Ha egy darabban küldenénk egy nagy adatsort és esetleg a hosszú kommunikáció végefelé történik a sérülés, meg kellene ismételni az egészet, hiszen egy sérült adathalmazzal nem sokra mennénk. Ez rendkívüli idõkiesést okozna és feleslegesen terhelné a hálózatot. Így azonban, hogy kicsi darabokban történik a komunikáció, csak azon darabkák elküldésérõl kell újra gondoskodni, amelyek megsérültek útközben.
Természetesen errõl az átlag felhasználónak mit sem kell tudnia, mindez a háttérben zajlik "automatikusan". A számítógépek elõtt ülõ felhasználók csak annyit érzékelnek, hogy az egyik számítógéprõl küldött adatok bitrõl bitre pontosan ugyanúgy megérkeznek, mint ahogyan azok eredetileg a helyi számítógépen voltak.
Malmos Gergely
Ez a hálózat egy szoros felhasználói kör számítógépeit kapcsolja össze. Voltaképpen mûködési egység, nem kötelezõ csak egy épületre, pláne csak néhány szomszédos szobára kiterjednie. Helyi hálózatnak számít egy egyetemi számítógép-hálózat (amely több száz, esetleg ezer gépre is kiterjedhet) és egy 3 gépbõl álló rendszer egyaránt. Technikai megoldásai általában jelentõsen különböznek a nagytávolságú hálózatoktól, az adatátviteli szabvány is más.
Nagyvárosi hálózat (MAN = metropolitan area network)
Ez a hálózat egy nagyváros integrált rendszere. A MAN nagyszámítógépek (host) és LAN-ok összekapcsolásával jön létre. Ez az összekapcsolás valamilyen nagysebességû technológia felhasználásával történik, és a kisebb LAN-ok, sõt a PC-k is bérelt vonalakon tartják a kapcsolatot az alaphálózattal.
Nagytávolságú hálózat (WAN = wide area network)
Területi egységre, országra, az egész világra kiterjedõ nagysebességû hálózat. Manapság már egyre inkább mindig a világméretû hálózatot jelenti, hisz az elkülönült WAN-okat folyamatosan kapcsolják hozzá a meglévõ világhálózathoz, legalább is a kutatói szférában. Elkülönült banki, helyfoglalási, üzleti, kormányzati WAN-ok természetesen léteznek.
A LAN-ok általában három jellemzõ vonással rendelkeznek:
Ezzel ellentétben a WAN-ok rendszerint országhatárokon ívelnek át, sebességük 1 Mbit/s alatt marad és több szervezet birtokában vannak (a kommunikációs alhálózatokat a közszolgáltatók mûködtetik, de a hosztokat a felhasználók birtokolják).
A LAN-ok és a WAN-ok között helyezkednek el a MAN-ok (Metropolitan Area Network - nagyvárosi hálózatok). Bár a MAN-ok egész városokat átölelõ földrajzi kiterjedéssel rendelkeznek, technológiájuk mégis a LAN-okéhoz kötõdik. A kábeltelevíziós (CATV) hálózatok az analóg MAN-ok egyik példája. Ezeket televíziós mûsorszórásra használják. A minket érdeklõ MAN-ok digitálisak és céljuk nem televíziókészülékek, hanem számítógépek összekötése. Néhány MAN azonban átviteli közegként szélessávú koaxiális kábelt használ. A fejezetben tárgyalandó LAN-protokollok túlnyomó többsége MAN-okhoz is használható, így a továbbiakban a MAN-okra nem hivatkozunk.
A LAN-ok több szempontból is különböznek nagytávolságú testvéreiktõl. A döntõ különbség az, hogy a WAN-tervezõk valamilyen jogi, gazdasági vagy politikai okból mindig arra kényszerülnek, hogy már létezõ nyilvános telefonhálózatokra alapozva gondolkozzanak, függetlenül annak technikai alkalmasságától. Ezzel ellentétben a LAN-ok tervezõit senki sem akadályozza meg abban, hogy saját, nagy sávszélességû kábeleiket fektessék le, és az esetek többségében ezt ki is használják.
Kezdetben fõként nagyteljesítményû számítógépek, valamint u.n. terminálok között létesítettek kapcsolatot rézkábel segítségével. A terminálok voltak azon "buta" eszközök, melyek elõtt csak az adatbevitel, valamint a megjelenítés történt. Ezek a terminálok nem voltak képesek önmagukban semmilyen komoly számítási vagy adattárolási feladatra, pusztán egy billentyûzetbõl és egy monitorból álltak. Ezeket kötötték be egyenként egy-egy kábel segítségével a központi nagy számítógépbe, mely a terminálokon begépelt adatokat feldolgozta, tárolta, illetve kiszolgálta a terminálok elõtt ülõ embereket. Az ilyen központi gépet még ma is szokták kiszolgálónak nevezni (idegen nevén szervernek).
Ennek a megoldásnak több elõnye is volt. Mivel régen az akkori "nagy" teljesítményû számítógépek rendkívül drágák voltak, elegendõ volt egyetlen ilyen drága berendezés ahhoz, hogy sokan tudjanak dolgozni. Másik nagy elõnye a rendkívüli költségkímélésen kívül az összehangolt, naprakész munka. Hiszen ahogy kitöltött valaki mondjuk egy-egy ûrlapot az egyik terminálon, az azonnal felhasználható volt a többi terminál elõtt ülõ munkatársak számára is. Nem volt szükség az adatok másodlagos háttértárolón való rögzítésére, sem azok feltöltésére a nagy számítógépre. Így az idõveszteség is eltûnt.
A számítógépes hálózat elõnye még a meglevõ erõforrások fizikai helytõl való független eloszthatósága. Míg helyi gépek esetében minden egyes számítógépnek rendelkeznie kell azokkal a fizikai eszközökkel, melyek elengedhetetlenek az adott feladat elvégzéséhez, addig a hálózatba kötött számítógépek esetén erre rendszerint nincsen szükség. Elegendõ pl. 1 db nyomtató több számítógéphez, nem szükséges mindegyik mellé egyet vásárolni. Továbbá eldönthetõ, hogy a sok számítógép közül melyek azok, amelyek hozzáférhetnek az adott erõforrások valamelyikéhez, és melyek azok, amelyek nem. A feladatok módosulásával ezen bármikor lehet változtatni anélkül, hogy fizikailag bármit is el kellene mozdítani eredeti helyérõl.
Beállítható az is, hogy mely számítógépnek mekkora a prioritása az adott egység hozzáférésekor. Pl. kijelölhetõk olyan számítógépek, melyeknél fontos az adott nyomtatóra való azonnali nyomtatás, míg esetleg más számítógépekrõl kezdeményezett nyomtatási munkák várhatnak, stb.
Mára már sokat korszerûsödött a hálózati technológia minden téren. Az egyszerûbb terminálokat szinte mindenhol felváltották a számítási és háttértárolási feladatokat is elvégezni képes mai asztali számítógépek. A számítógépek összeköttetésének mikéntje is nagyot fejlõdött.
A számítógépek összekötése még ma is számos nagy elõnnyel jár (költségkímélés; azonnali, naprakész adatfeldolgozás; helyfüggetlen erõforrás-elosztás és -takarékosság, stb.), de mára egyre inkább elõtérbe kerül az olcsó és más eszközzel nehezen pótolható kommunikációs eszközként való használatuk is.
A hálózat fizikai megvalósítása
Számos hálózati megoldást alkalmaznak a világon, melyek hatótávolságukban, adatátviteli sebességükben, biztonságosságukban, és az adat átvitelére használt médiában különböznek.
Léteznek helyi hálózatok, melyek általában egy telephely (nem feltétlenül egy épület) számítógépei között teszik lehetõvé a komunkációt. (Ennek neve az angol rövidítés alapján: LAN).
Léteznek nagyvárosi hálózatok, melyek a nagyvárosokban levõ kisebb LAN-ok közti kommunikációt teszik lehetõvé. (Ennek neve az angol rövidítés alapján: MAN)
Valamint léteznek olyan hálózati megoldások, melyek a MAN-ok és/vagy a LAN-ok közti kommunikációt teszik lehetõvé kontinensek között, vagy akár az egész világot összefogva. (Ennek neve az angol rövidítés alapján: WAN)
Teljesen felesleges mindegyiket még akár felsorolni is részletesen, így itt most csak a helyi hálózatok esetében alkalmazott egyik hálózati technikáról esik szó minimális szinten, valamint az adatforgalom egyéb (logikai és általános) megvalósításáról.
Mostanság leggyakrabban u.n. Ethernet hálózatot használnak helyi hálózatok megvalósításaként. Ez a LAN természetesen kapcsolódhat más helyi hálózatokhoz, így alkotva nagyvárosi vagy világhálózatot.
A hagyományos Ethernet hálózatnak két fõ ismérve van:
A elsõ, hogy maximum 10 Mbit/s adatátviteli sebességre képes. Ez valójában a hálózat egyéb redundáns forgalma és mérete miatt lényegesen kisebb hasznos adatátvitelt jelent.
A másik jellegzetessége, hogy viszonylag hamar leterhelõdik. Vagyis: mivel minden számítógép egyetlen fizikai (van ahol logikai) kábelezésen forgalmazza adatait, az aktív adatátvitelt produkáló számítógépek számának növekedésével rohamosan csökken az átvihetõ adatok mennyisége egységnyi idõ alatt.
Vannak természetesen más LAN technológiák, melyeknél ez nem így van, de azok sokkal drágábban építhetõk ki, mint a hagyományos Ethernet. Ettõl függetlenül átlagos hálózati forgalom mellett igen jól használható az Ethernet hálózat is.
Az Ethernet hálózatot jellemzõen kétféle médián használják:
Egy részrõl 50 Ohm ellenállású koax kábelen alkalmazható, u.n. busz topológát követve (lásd az alábbi ábrát). Maga a kábel rendszerint fekete, a kábeleken pedig króm színû u.n. BNC csatlakozók illetve "T" dugók vannak.
törölve
törölve Koax falidoboz. törölve Falidoboz 50 Ohm-os véglezáróval.
törölve Koax lengõkábellel, BNC "T" dugóval. törölve 50 Ohm-os koax kábel.
törölve Koax portos aktív jelismétlõ (Repeater; Koncentrátor).
törölve Szerver funkciójú számítógép. törölve Munkaállomás funkciójú számítógép (Kliens)
Más részrõl alkalmazzák még az Ethernetet árnyékolatlan csavart érpárú, illetve ritkábban árnyékolt csavart érpárú kábelezéssel is. Ezeknél u.n. csillag topológiájú a hálózat (de ebben az esetben is busz rendszerûként mûködik).
törölve
törölve UTP Falidoboz. törölve UTP lengõkábel.
törölve UTP portos aktív jelismétlõ. törölve UTP (Árnyékolatlan, csavart érpáras) kábel
A hagyományos Ethernetnek van még egy vastag Ethernet fajtája is, ám ezt inkább csak ipari környezetben használják (költséges a kiépítése).
FONTOS!!!
Ahol busz topológiájú a hálózat, ott TILOS a hálózati kábel folytonosságát megszakítani!
Tehát TILOS a fekete színû 50 Ohmos kábelt széthúzni, vagy a falidobozról egyik, másik vagy akár mindkét végét lehúzni. Amennyiben csak falidoboz van az adott szobában TILOS a szintén fekete színû kábelbõl készült átkötést eltávolítani. A hálózati ágak végén króm színû 50 Ohmos véglezárók vannak. Ezeket is TILOS eltávolítani a falidobozról, vagy a számítógéphez menõ kábel végérõl (amennyiben ott van).
Ahol csillag topológiájú a hálózat, ott szabadon bármikor kihúzható a hálózati kábel, úgy a falidobozból, mint a számítógépbõl. (Természetesen, ha ezt a számítógép bekapcsolt állapotában tesszük, akkor a kapcsolat megszakad a távoli gépekkel. Tehát nem ajánlatos bekapcsolt állapotban kihúzni a számítógép hálózati kábelt.)
Mindkét kábelezésre igaz, hogy TILOS a hálózati kábeleket éles szögben meghajlítani, nehéz tárgyat (asztalt, szekrényt, széket, stb.) rátenni, tûsarkú cipõvel rajtuk taposni, sugárzó hõnek kitenni, nagy frekvenciás elektromos berendezés (pl. neoncsõ) közelébe rakni.
Mindkét topológia esetén ajánlott számítástechnikai szakembert hívni a hálózatba költött számítógép költöztetése elõtt (márcsak azért is, mert egy nagyobb hálózatban ritkán megengedett dolog, hogy bárki önkényesen le- illetve felcsatlakoztasson akarmilyen gépet a hálózathoz).
A hálózati protokoll
A számítógépek manapság - mint azt már tárgyaltuk - már nem egyenként vannak összekötve egy központi nagygéppel, hanem egyetlen kábelezés van, és ezen kábelezésre kapcsolódik rá minden számítógép. Tehát egyetlen kábelezésen "osztozik" minden számítógép. Azonban a számítógépek közötti kommunikáció sokféle lehet. Hogy mégse legyen kavalkád az egészbõl, beszélgetési szabályok vannak. Ezeket a beszélgetési szabályokat hívjuk protokolloknak.
Ez hasonló a telefonhoz. Egyetlen telefon van, egyetlen telefonkábellel, de ezen a telefonon lehet magyarul is, meg angolul is, meg bármilyen nyelven beszélni. Egy a lényeg: aki a túloldalon van, az képes legyen megérteni engem, vagyis ismerje az én "protokollomat" és beszélni is tudja azt. A protokoll tehát egy beszélgetési szabályzat, pontosan úgy, ahogy a telefonnál is szabály, hogy aki hív, az ugyanolyan nyelven beszéljen mint én, és elõbb köszön, bemutatkozik, és csak utána kezdi el a mondókáját. No meg nem vág a másik szavába, stb.
Ha valaki nem beszéli a hívó nyelvét (nem ismeri a protokollt), az képtelen a kommunikációra. Vagy ha a hívó nem tartja be a szabályokat (protokollt), akkor az félreértésekhez vezet és a kommunikáció kudarcba fullad, sikertelen lesz.
A hálózati protokollok rétegzõdnek. Ez alatt azt kell érteni, hogy egyes protokollok csak a kapcsolat megteremtésével foglalkoznak vagy valamilyen alacsony szintû funkcióval bírnak. Más protokollok ezen alsóbb szintû protokollok szolgáltatásait felhasználva nyújtanak valamilyen magasabb rendû szolgáltatást az õket igénybe vevõ felsõbb szintû programoknak.
Maradva a telefonos példánál: a telefon alacsony szintû protokollja (használati szabályzata) az, hogy elõbb fel kell venni a kagylót, majd meg kell várni, amíg a búgó hang jelzi, hogy van vonal, majd pedig tárcsázni kell. Erre épülve lehet felsõbb szintû protokollt alkalmazni: pl. hogy magyar, vagy angol, vagy egyeb nyelven kezdünk el társalogni.
A példa (bár egy kicsit gyermeteg) jól szemlélteti, hogy a felsõbb szintû protokoll az alsóbb protokollra hagyja a kapcsolat felépítésének mikéntjét, Õ maga nem foglalkozik azzal. Ugyanígy az alacsony szinten mûködõ protokollnak (tárcsázás, kapcsolatfelvétel) nincs tudomása arról, hogy a majdani beszélgetés milyen lesz (magyar nyelvû, angol nyelvû, stb.)
A számítógépek esetében a protokollok használatának egyik fõ értelme, hogy ugyanazon a számítógépen használható legyen többféle hálózati kommunikációt igénylõ program is, valamint más számítógépeken egy hasonló funkciót ellátó programmal (de nem feltétlen ugyanazzal a programmal!) kommunikálni lehessen. Pl. file-ok átvitelét lehetõvé tevõ program, levelezõ program, valós idejû "csevegést" lehetõvé tevõ program, stb. Ezek mindegyike képes egy vagy több másik számítógépen mûködõ párjával beszélni, amennyiben az ugyanazt a protokollt használja (noha az a legritkább eset, hogy a két egymással kommunikáló program ugyanannak a cégnek a terméke lenne).
Pl. ha levelezni szeretnék és nekem egy POP3 (Post Office Protocol 3) protokollt ismerõ levelezõ programom van, akkor egy olyan távoli szervert tudok megkérni leveleim fogadására illetve küldésére, ami szintén ismeri a POP3 protokollt.
Vagy pl. ha igénybe szeretnék venni egy Novell Netware szerver által nyújtott szolgáltatást (ez egy kiszolgáló számítógép), akkor használnom kell a Novell cég által kitalált IPX/SPX protokollt, ha pedig még emellett az Interneten levõ Unix számítógépeket is el szeretném érni, akkor használnom kell a Unix operációs rendszereknél elterjedt TCP/IP protokollt is. Vagy lehet csak egyiket, vagy csak másikat, vagy egyéb szolgáltatás igénybevételéhez mást is.
Hogy miért van többféle protokoll? Ez fõként a gyártók sokaságától függ, meg attól, hogy nem minden protokoll alkalmas mindenféle dologra. Pl. van amelyik csak helyi hálózaton (LAN) alkalmazható, és van amelyik nagyvárosi (MAN) vagy világméretû hálózatban (WAN) is megállja a helyét. Vagy pl. az egyik megfelel valamilyen biztonsági követelménynek, a másik nem, stb.
Minden gyártó megy a saját feje után és persze arra a hálózati protokollra esküszik, amit õ talált ki. Aztán jönnek a felhasználók, s a jobb megoldások elterjednek, a rosszabbak elsikkadnak. A felhasználók tábora is megoszlik, ki erre esküszik, ki arra, és máris több megoldás van használatban. Aki késõbb lép be a hálózatok alkalmazásába, annak rendszerint már csak az alkalmazkodás marad, vagy használja vegyesen a sokféle protokollt és így élvezheti mindegyik rendszer elõnyeit (hátrányaival együtt), vagy pedig kizárva magát sok más, esetleg hasznos technológiából, elkötelezi magát egyféle technológia mellett.
A hálózaton használt számítógépek munkamegoszlása
A hálózatba kötött számítógépek nem egyformák. Vannak jobb teljesítményûek, nagyobb háttértárral rendelkezõek, meg vannak gyatrább képességûek is. Vagy az is lehet, hogy ami az egyiknek erõssége, az a másik gyengéje, és fordítva.
Hogy az erõforrások megoszthatóak legyenek a hálózaton levõ számítógépek között, kétféle szemlélet alakult ki.
Az egyik fõ irányzat az u.n. kliens-szerver architektúra. Ez azt jelenti, hogy van a hálózaton egy vagy több kitüntetett számítógép, nagy erõforrásokkal (nagykapacitású merevlemez, sok memória, stb.), melyeknek rendszerint semmi más dolguk sincs, mint hogy a kisebb teljesítményû számítógépeket kiszolgálják. Ezen nagy teljesítményû számítógépeket hívják szervereknek.
Ezenkívül vannak még azok a gépek, melyek a szerver által nyújtott szolgáltatásokat igénybe veszik. Ezek a kliens számítógépek. Ez a megoldás erõsen centralizált. Általában nincs kapcsolat az egyes kliensek között (nem fizikai értelemben, hanem a valós adatkommunikáció értelmében). Ha az egyik kliens számítógép meg kíván szólítani egy másik kliens számítógépet, akkor ezt csakis a szerveren keresztül teheti meg, hiába van közvetlen fizikai összeköttetése minden számítógépnek.
Ennek az erõsen centralizált kliens-szerver megoldásnak több elõnye és hátránya is van. Nagy elõnye, hogy a hálózati kommunikáció ellenõrzött körülmények között zajlik, tehát biztonságos és egy helyrõl viszonylag könnyen kézben tartható az egész hálózat. Elõnye még, hogy szinte akármilyen kisteljesítményû számítógép lehet a kliens, hiszen a terheket a szerver viseli magán.
Hátránya, hogy ha a szerver meghibásodik, akkor az összes hálózati szolgáltatás megszûnik (természetesen ez is kiküszöbölhetõ tartalék kiszolgáló(k) alkalmazásával).
A másik fõ irányzat a peer to peer elnevezésû (más néven egyenrangú) megoldás, amelyik úgy mûködik, hogy mindegyik számítógép a hálózat szempontjából nagyjából egyenrangúnak tekintendõ. Tehát minden számítógép szerver is meg kliens is. Használhatják egymás háttértárolóit, nyomtatóit, keresztül-kasul.
Ennek a megoldásnak elõnye inkább a kisebb, mindössze néhány számítógépbõl álló munkacsoportoknál van. Hiszen nem kell egy külön nagy teljesítményû, drága szerver számítógépet fenntartani a néhány kliens géphez.
Hátránya, hogy minden kliensnek nagyobb erõforrásokkal kell rendelkeznie az indokoltnál, mivel mindegyik ellát szerver funkciókat is. Hátránya még, hogy egy nagy gépszámú peer to peer hálózatot nehéz kézben tartani, mivel mindegyik kliens egyben szerver is, tehát minden gép elõtt ülõ felhasználónak egyben rendszergazdának is kell lennie egy bizonyos szinten. Ez utóbbi problematika természetesen sebezhetõbbé is teszi ezt a megoldást, hiszen több mint valószínû, hogy nem minden számítógép elõtt ül számítástechnikai professzor, s ezért esetleg olyan adatokhoz is hozzá lehet férni a számítógépükön, amiket nem feltétlenül szándékoztak elérhetõvé tenni mások számára.
Természetesen a különféle hálózati megoldásoknak és protokolloknak köszönhetõen, egy számítógéprõl használhatunk mind a két megoldást támogató hálózati rendszereket is, ha úgy kívánjuk (és persze ha gyõzi erõforrásokkal a számítógépünk).
Keretek (frame-ek) - avagy hogyan zajlik a kommunikáció sok gép között ugyanazon a kábelen?
Mivel a mai számítógépek egyetlen kábelezésre vannak csatlakoztatva, ezért (és más okokból is) sok kisebb csomagra, keretre (frame-ekre) tördelik az egyik helyrõl egy másik helyre továbbítandó adathalmazt. Minden keret kap egy fejlécet, amely többek között a címzett célszámítógép címét tartalmazza. A keretek egyenként kerülnek elküldésre, majd a címzett - miután az összes neki szánt keretet (csomagocskát) megkapta - szépen összerakosgatja belõle az eredetileg átküldeni kívánt adathalmazt.
Olyan ez, mint a posta. Ha a posta azt mondja, hogy õ bizony csak 1 kg-os csomagot hajlandó elvinni bárhova is, de mi 5 kg árut szeretnénk eljuttatni valahová, akkor az egy 5 kg-os csomag helyett, 5 db 1 kg-os csomagot kell feladnunk, egyenként helyesen megcímezve. A címzett - megkapva a csomagjainkat - kibonthatja és összerakhatja az 1 db 5 kg-os árut, amit eredetileg el szerettünk volna juttatni hozzá.
A keretekre való tördeléssel lehetõség nyílik arra, hogy "egy idõben" több számítógép is folytathasson kommunikációt más, különbözõ helyeken levõ számítógépekkel, mert két keret között el lehet küldeni a más számítógépek által küldött kereteket is a rendeltetési helyükre.
Képzeljük csak el, hogy mi történne, ha addig kellene várnunk a kommunikációval, amíg egy másik számítógép elküld mondjuk egy több száz MB méretû adatot egyszerre valahová. Lehet, hogy nekünk csak egy-két keretnyi (csomagnyi) információt kellene küldenünk valahová, de több órás kényszerpihenõre lennénk ítélve, mert meg kellene várnunk, amíg a másik abbahagyja az adást. Nem lenne valami hatékony megoldás, az biztos.
Ezenkívül elõnyös a kommunikáció minõsége szempontjából is a darabolt küldés. Sajnos a rézkábelen történõ adatátvitelnek megvan az a nem kívánt tulajdonsága, hogy "megsérülhet" útközben a átvinni kívánt adathalmaz. Ha egy darabban küldenénk egy nagy adatsort és esetleg a hosszú kommunikáció végefelé történik a sérülés, meg kellene ismételni az egészet, hiszen egy sérült adathalmazzal nem sokra mennénk. Ez rendkívüli idõkiesést okozna és feleslegesen terhelné a hálózatot. Így azonban, hogy kicsi darabokban történik a komunikáció, csak azon darabkák elküldésérõl kell újra gondoskodni, amelyek megsérültek útközben.
Természetesen errõl az átlag felhasználónak mit sem kell tudnia, mindez a háttérben zajlik "automatikusan". A számítógépek elõtt ülõ felhasználók csak annyit érzékelnek, hogy az egyik számítógéprõl küldött adatok bitrõl bitre pontosan ugyanúgy megérkeznek, mint ahogyan azok eredetileg a helyi számítógépen voltak.
Malmos Gergely
A számítógép-hálózatok osztályozása a földrajzi kiterjedtség alapján
Lokális vagy helyi hálózat (LAN = Local Area Network)Ez a hálózat egy szoros felhasználói kör számítógépeit kapcsolja össze. Voltaképpen mûködési egység, nem kötelezõ csak egy épületre, pláne csak néhány szomszédos szobára kiterjednie. Helyi hálózatnak számít egy egyetemi számítógép-hálózat (amely több száz, esetleg ezer gépre is kiterjedhet) és egy 3 gépbõl álló rendszer egyaránt. Technikai megoldásai általában jelentõsen különböznek a nagytávolságú hálózatoktól, az adatátviteli szabvány is más.
Nagyvárosi hálózat (MAN = metropolitan area network)
Ez a hálózat egy nagyváros integrált rendszere. A MAN nagyszámítógépek (host) és LAN-ok összekapcsolásával jön létre. Ez az összekapcsolás valamilyen nagysebességû technológia felhasználásával történik, és a kisebb LAN-ok, sõt a PC-k is bérelt vonalakon tartják a kapcsolatot az alaphálózattal.
Nagytávolságú hálózat (WAN = wide area network)
Területi egységre, országra, az egész világra kiterjedõ nagysebességû hálózat. Manapság már egyre inkább mindig a világméretû hálózatot jelenti, hisz az elkülönült WAN-okat folyamatosan kapcsolják hozzá a meglévõ világhálózathoz, legalább is a kutatói szférában. Elkülönült banki, helyfoglalási, üzleti, kormányzati WAN-ok természetesen léteznek.
A LAN-ok általában három jellemzõ vonással rendelkeznek:
- Kiterjedtségük néhány kilométernél nem nagyobb.
- A teljes adatátviteli sebesség legalább néhány Mbit/s.
- Egyetlen szervezet tulajdonában vannak.
Ezzel ellentétben a WAN-ok rendszerint országhatárokon ívelnek át, sebességük 1 Mbit/s alatt marad és több szervezet birtokában vannak (a kommunikációs alhálózatokat a közszolgáltatók mûködtetik, de a hosztokat a felhasználók birtokolják).
A LAN-ok és a WAN-ok között helyezkednek el a MAN-ok (Metropolitan Area Network - nagyvárosi hálózatok). Bár a MAN-ok egész városokat átölelõ földrajzi kiterjedéssel rendelkeznek, technológiájuk mégis a LAN-okéhoz kötõdik. A kábeltelevíziós (CATV) hálózatok az analóg MAN-ok egyik példája. Ezeket televíziós mûsorszórásra használják. A minket érdeklõ MAN-ok digitálisak és céljuk nem televíziókészülékek, hanem számítógépek összekötése. Néhány MAN azonban átviteli közegként szélessávú koaxiális kábelt használ. A fejezetben tárgyalandó LAN-protokollok túlnyomó többsége MAN-okhoz is használható, így a továbbiakban a MAN-okra nem hivatkozunk.
A LAN-ok több szempontból is különböznek nagytávolságú testvéreiktõl. A döntõ különbség az, hogy a WAN-tervezõk valamilyen jogi, gazdasági vagy politikai okból mindig arra kényszerülnek, hogy már létezõ nyilvános telefonhálózatokra alapozva gondolkozzanak, függetlenül annak technikai alkalmasságától. Ezzel ellentétben a LAN-ok tervezõit senki sem akadályozza meg abban, hogy saját, nagy sávszélességû kábeleiket fektessék le, és az esetek többségében ezt ki is használják.
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése