Adathálózatok

Hálózattípusok

   A távközléstechnikában legáltalánosabb értelemben hálózaton azon eszközök összességét értjük, amelyek révén bizonyos számú, földrajzilag egymáshoz közelebb - távolabb esõ pont (állomás) között egy-, két- vagy többoldalú információközlés végezhetõ. Az egyes hálózatok jellegét állomásaik jellege és az állomások által támasztott kommunikációs követelmények határozzák meg. E hálózatok rendszerezését jelenleg megnehezíti az a körülmény, hogy legjellegzetesebb típusaik, az adathálózatok és a telefonhálózatok, fokozatosan egymáshoz közelítenek. A korábban csupán beszéd átvitelére alkalmazott telefonhálózatot mind gyakrabban használják fel adatátvitelre is, a benne egykor kizárólagosan alkalmazott analóg technikát pedig fokozatosan digitális technika váltja fel. A beszéd digitalizálása másrészt adott esetben a digitális adathálózaton beszéd átvitelét is lehetõvé teszi.

Az adathálózatok három fõ típusa :

az egyszerû adathálózat,
a számítógép-kommunikációs hálózat és
a számítógép-hálózat
   Ezek szervezési színvonalukban, továbbá a számítógép alkalmazásának jellegében különböznek egymástól.

 David J. Farber 1972-bõl származó, de jelenleg is érvényes meghatározása szerint :
"Valamely számítógép-hálózat függõségben lévõ vagy független számítógéprendszerek egymással összekapcsolt együttese, amelyek abból a célból kommunikálnak egymással, hogy bizonyos erõforrásokon, mint pl programok, adatok osztozhassanak, illetve terheléselosztási és megbízhatósági meggondolásokból".

Honey S. Elovitz és Constance L. Heitmeyer a számítógép-hálózat és a számítógép - kommunikációs hálózat közötti különbséget a következõképp fogalmazta meg :
"A számítógép-kommunikációs hálózatban a számítógépi erõforrásokat a használónak explicit módon kell kezelnie, míg a számítógép-hálózatban az erõforrások kezelését a hálózati operációs rendszer automatikusan végzi."

Az egyszerû adathálózat nem számítógépek, hanem fõképp emberek közötti kommunikációra, adatok, szövegek, ábrák, esetenként pedig beszéd (általában hang) és kép közlésére alkalmas.

   A hálózatban jelen lévõ számítógépek (processzorok) - szerepkörük szerint lehetnek számítástechnikai-adatfeldolgozási munkát végzõ ún. munkagépek vagy gazdagépek (host computers, host processzors), és lehetnek az állomások közötti információváltást lebonyolító kommunikációs gépek vagy processzorok (communication computers, processors). Ez utóbbiak az egyszerû adathálózatban is alkalmazásra találnak, ami azonban a hálózatot semmiképp sem emeli a számítógép-kommunikációs hálózat, s még kevésbé a számítógép-hálózat rangjára.

 

Helyi, nagyvárosi, körzeti, távolsági hálózatok

   A hálózat felépítésmódjára, a benne alkalmazott technikai megoldások, építõelemek és anyagok megválasztására a legnagyobb befolyást az gyakorolja, hogy mekkora távolságot kell az adott hálózatnak áthidalnia. Az áthidalt távolság alapján helyi, nagyvárosi, körzeti és távolsági hálózatot különböztetünk meg.

   A helyi hálózat telepnagyságú területre, nem ritkán csupán egy-egy épületre vagy éppen helyiségre terjed ki. A körzeti hálózat általában valamely intézmény, vállalat adott földrajzi körzetben fekvõ telephelyeit, e telephelyek helyi hálózatait fûzi össze. A távolsági hálózat országrésznyi, országnyi, földrésznyi területû, de kiterjedhet az egész földfelületre, sõt a világûrre is. E hálózattípusok között nincsenek mereven rögzített határok. Ezért csupán érzékeltetésül szolgál, ha azt állítjuk, hogy a helyi hálózatok kiterjedése általában nem lépi túl az 5 km, a körzeti hálózatoké pedig a 25 km sugarú kör kerületét, s hogy az ennél nagyobb hatósugarú hálózatokat nevezzük távolsági hálózatoknak.

   A helyi és a körzeti hálózat általában egy - egy intézmény, vállalat tulajdona, a távolsági hálózat állomásai számos tulajdonoshoz tartozhatnak, míg az állomások közötti átvivõszervek többnyire köztulajdont képeznek, vagy társadalmi ellen õrzés alatt álló magánvállalatok (pl. USA) birtokában vannak. Újabban egy jogi személy (magánvállalat) igazgatása alá tartozó komplex hálózati rendszerek is létesülnek, példaként a Harris Corp. (USA) vállalati hálózata említhetõ, amely saját tulajdonú helyi, körzeti és távolsági hálózatok együttese, s amely a nyilvános kapcsolt telefonhálózattal is összeköttetésben áll, bár ez utóbbitól lényegében független.

   Technikai megoldásai alapján a helyi, az általa áthidalható távolságok alapján a körzeti hálózatokhoz sorolható, és így e két hálózattípust mintegy átlapolja az ún. nagyvárosi hálózat (metropolitan area network - MAN). Ez - kiépítettségétõl függõen betöltheti akár a helyi, akár a körzeti hálózat szerepkörét is.

Zárt, és nyílt hálózatok

   Valamely adathálózat minden állomásának eleget kell tennie az adott hálózat csatlakozási elõírásainak és kommunikációs szabályainak. Azon adatállomásokat (szélsõ esetben számítógéprendszereket), amelyeket egyedül az elõállítójuk által ismert módon lehet hálózatba szervezni, zárt rendszemek, hálózataikat pedig zárt hálózatnak nevezzük. Ezzel szemben állnak a nyílt rendszerek és hálózataik, a nyílt hálózatok, amelyek általános érvényû nemzetközi ajánlásokban és szabványokban rögzített csatlakozási elõírásokat és kommunikációs szabályokat követnek

   Azokat a hálózatokat, amelyeknek minden állomása egy és ugyanazon (pl számítógép-) "család" tagja vagy e család tagjaival kompatibilis rendszer, homogénnek, amelyeknek állomásai viszont különbözõ családokból származnak, heterogénnek nevezzük. A heterogén hálózat többnyire nyílt, míg a homogén általában zárt, mivel az utóbbi elõállítói arra törekednek, hogy az általuk kifejlesztett hálózatba más gyártó be ne "törhessen". Homogenitás és nyíltság azonban nem egymást kizáró fogalmak.

Összetett hálózatok

   Több azonos vagy különbözõ típusú hálózat bizonyos feltételek betartásával nagyobb, összetett hálózattá szervezhetõ. Ilyen esetben az összetevõket az összetett hálózat alhálózatainak nevezzük. Az összetett hálózaton belül az alhálózatok egyes esetekben egyenrangúak, más esetekben egymáshoz képest különbözõ hierarchiaszinteken helyezkednek el. Az alhálózattól megkülönböztetjük a részhálózatot, amelyen valamely hálózatnak átmetszéssel elkülönített részét értjük.

Fizikai közeg, átvivõközeg, átvivõhálózat

   A fizikai közeg a jelek hordozója, esetünkben fémvezeték, fényvezeték vagy a puszta "éter". Attól függõen, hogy mi,: vezetékes, ill. vezeték nélküli (atmoszferikus) átvitelmódról beszélünk. Átvivõközegen többet értünk, mint csupán jelek egyszerû hordozóját; a fizikai közegen kívül hozzászámítjuk az átvitelben részt vevõ egyéb elemeket, így pl. erõsítõket, jelismétlõket, sugárzókat, kapcsolókat stb. is. Az átvitel végezhetõ vonalszerûen, pl. vezeték, lézersugár; infravörös vagy mikrohullámú nyaláb útján, és végezhetõ térben, irányítatlan rádióhullámmal. Az átvivõközeg ily módon meghatározott fogalmának figyelembevételével a legáltalánosabb értelemben az adathálózat bizonyos számú adatállomás (data station) és az ezen állomásokat összekötõ átvivõközeg együttese.

   Strukturált és strukturálatlan átvivõközeget ismerünk. Ez utóbbinak nincs belsõ szerkezete.Ilyen azoknak a rádióhálózatoknak az átvivõközege, amelyekben az állomások helye nem azonosítható, s az üzenetátvitelnek nincs meghatározott iránya. A strukturált átvivõközegben az üzenetek továbbítása vonalakon át történik, az állomásokat közvetlenül vagy kapcsolókon át vonalak fûzik össze. Az átvivõközeg tehát maga is hálózat. Korábban ezt nevezték az adathálózat alhálózatának. Mi átvivõhálózatnak nevezzük, megkülönböztetve az összetett hálózat alhálózatától, de a kifejezést csak akkor használjuk, ha az átvivõközeg struktúrájára, strukturáltságára kívánunk utalni.

   A különbözõ átvivõhálózatok különbözõ gráfokkal írhatók le, amely gráfokban az állomások csatlakozási pontjai és a hálózaton belüli kapcsolók a csomópontok, a csomópontok közötti adatutak pedig az ágak E gráfok az adathálózatot (átvivõhálózatot) mint logikai elrendezést jellemzik, bárha alakilag esetenként a hálózat fizikai elrendezés módjára is emlékeztetnek

Alapsávú és szélessávú hálózatok

   Az alapsávú-szélessávú kifejezést a hálózat technikában általánosan használják, esetenként mást-mást értve alatta. A telefontechnikában pl. alapsávon a beszédsávot, azaz analóg hálózat esetéhen a 0,3...3,4 kHz közötti sávot, digitális hálózat esetén pedig a 64 kbit/s-os jelsorozat közvetlen átviteléhez szükséges sávot értik.

   A helyi hálózatok közül általában azokat nevezik alapsávúnak, amelyekben az átvivõközegen haladó, a bináris értékeket képviselõ - jel digitális. Újabban alapsávúnak neveznek olyan hálózatokat is, amelyekben a bináris értékeket szinusz alakú jelek képviselik az átvivõközegen. Az alapsávúnak nevezett helyi hálózatok közös sajátossága, hogy a vivõ alapfrekvenciája azonos, vagy közel esik az általa szállított bitsorozat frekvenciájához.

   A szélessávú hálózatokban az információ átvitele mindig modulált szinuszos jel útján történik, és a vivõhullám frekvenciája sokkal nagyobb, mint a bitsorozat következési frekvenciája. Míg az alapsávú hálózatok az átvivõközegen más hálózattal nem osztoznak, a jellegzetes szélessávú hálózatok átvivõközegén frekvenciaosztással több, egymástól független (hírközlõ) csatornát képeznek, amely csatornák mindegyikén önálló adathálózat alakítható ki. E hálózatok egyesíthetõk egyetlen hálózattá, vagy használhatók külön-külön is, egy-egy sajátos feladat ellátására.

   A szélessávú hálózatoknak két fõ típusa : a kétkábelû és az egykábelû hálózat. Mindkét típus lényeges eleme a fõvég (head-end). A kétkábelû hálózatban a fõvég az adószakaszt képezõ kábel jeleit változtatás nélkül viszi át a vevõszakaszt képezõ kábelre. Az egykábelû hálózatnak egyetlen kábele van, e kábel áteresztési tartományán belül pedig adószakaszként egy, vevõszakaszként pedig egy másik csatornát képeznek ki. Az adó- és vevõcsatorna vivõhullámának frekvenciája egymástól lényegesen eltér. Az adócsatorna jelei által hordozott információt a fõvég képezi le a vevõcsatorna vivõhullámára. A kétkábelû hálózatban az adásnak, valamint a vételnek külön kábel van kialakítva, melyben a csatornát teljes sávszélességben használhatja. Az egykábelû hálózatban viszont minden hírközlõ csatornának egy külön adó és egy külön vevõcsatornája van.

   A hírközlõ csatornák számának megfelelõen beszélhetünk egycsatornás (egysávú) és többcsatornás (többsávú) hálózatokról. Az alapsávú hálózatok jellemzõ módon egycsatornásak, a szélessávú hálózatok pedig általában többcsatornásak.

Integrált és emelt színvonalú hálózatok

   A nemzetközi gyakorlatban integrált digitális hálózatnak (Integrated Digjtal Network - IDN) a digitális átviteltechnika eszközeit alkalmazó azon hálózatokat nevezik, amelyek egyetlen szolgáltatást (pl. telefon-összeköttetést) nyújtanak. Ha e hálózat egynél több szolgáltatást nyújt, pl. telefonösszeköttetést és adatátvitelt is, akkor integrált szolgáltatású digitális hálózat (Integrated Services Digital Network - ISDN) a neve.

   Az emelt színvonalú hálózat (Value Added Network - VAN) alapvetõ átviteli feladatán kívül még valami többletszolgáltatást is nyújt. Ilyeneket, mint pl. idõszaki adattárolás, hibaészlelés és javítás, elektronikus postázás stb.

   A helyi hálózatok sorában jelenleg a szélessávú hálózatok és a PBX-hálózatok nyújthatnak integrált szolgáltatást, bár intenzív munka folyik annak érdekében, hogy az alapsávú hálózatokat is alkalmassá tegyék pl. beszéd átvitelére is.

Sebességi osztályok

   Az átviteli sebesség szempontjából lassú, közepes sebességû és gyors hálózatokat különböztetünk meg. A leglassúbb hálózatok a telefonhálózatok felhasználásával jöttek létre (a helyi hálózatok körében a távíróhálózatok alkalmazásával nem találkozunk). A telefonhálózatok 0,3...3,4 kHz között fekvõ frekvenciatartományának 3100 Hz-es sávszélessége határozza meg az elérhetõ átviteli sebesség felsõ határát. E hálózatok zajossága és a bennük máig is alkalmazott régebbi típusú kapcsolók természete szükségessé tette az adatoknak analóg jelekkel való továbbítását. A moduláció technikájának finomításával elérték, hogy a csekély sávszélesség ellenére az átviteli sebességet 19,2 kbit/s-ig lehessen növelni. Ez jelenleg a lassú hálózatok felsõ sebességhatára.

   A közepes sebességû hálózatokra a nyilvános és a zártkörû távolsági adathálózatok nyújtanak példát. Az utóbbiak egy képviselõje pl. a jól ismert ARPANET, amelynek adatátviteli sebessége 50 kbit/s, az elõbbire pedig az ATT társaság Digital Dataphone Service (DDS) elnevezésû ( 1977), 56 kbit/s átviteli sebességû hálózata. Ebbe a kategóriába sorolhatók továbbá a PBX-hálózatok egyes típusai is.

   Gyorsnak általában a 0,5 Mbit/s-nál nagyobb sebességû hálózatokat nevezzük. Ezen kategórián belül is külön csoportot képeznek a >=50 Mbit/s sebességû igen gyors hálózatok. A sebességi kategóriák viszonylagosak, 5 az évek során többször is módosultak; helyenként a különbözõ korszakokból származó meghatározások keverednek. Egy 1974-bõl származó közlemény pl. beszédsáv alatti (0...150 bit/s), beszédsávú (300...9600 bit/s) és szélessávú (10.000 bit/s feletti) osztályokat különböztet meg, de még ma is elõfordul, hogy az irodalom a 9600 bit/s-os átvitelt nagysebességûnek nevezi.

1.2 Alapfogalmak

Logikai és fizikai csomópont

   Általános értelemben csomóponton ágak (utak) találkozási helyeit és végpontjait értik. A hálózatban logikai és fizikai csomópontot különböztetünk meg. A logikai csomópontban mindig valamely kapcsoló található, amely az adatutak egyikérõl hozzá érkezõ üzenetet a többi út közül csak arra vagy azokra továbbítja, amelyre vagy amelyekre nézve utasítást kap, vagy már elõzõleg kapott. Az utasítás általában nem közvetlenül a kimenõ útszakaszra vonatkozik, hanem azt a végállomást adja meg, amelyikre az átvivõhálózatnak az üzenetet el kell juttatnia. Ez esetben a kapcsoló "döntése" (az ti., hogy az üzenetet melyik útra kell továbbítania) a hálózat útvonalválasztási eljárása alapján történik. Ezt a kapcsolótípust útválasztó kapcsolónak (röviden útválasztónak) vagy irányítónak nevezzük.

   A közös (hírközlõ) csatornát használó hálózatok átvivõközegén a késési idõtõl eltekintve bármely állomás által a csatornára adott üzenet az összes állomás bemenetén egyidejûleg jelenik meg. Az állomások bemenetén egy-egy kapcsoló található, amely csak a hozzá tartozó állomásnak szóló üzenet elõtt nyílik meg. Az itt használt kapcsolótípust üzenetkiválasztó kapcsolónak nevezzük. Az üzenetkiválasztó kapcsoló az állomás csatlakozóegységének szerves részét képezi, s ezért különálló kapcsolóegységként nem is szokták számon tartani.

   A fizikai csomópontban nincs kapcsoló, a benne találkozó ágak (utak) egyikérõl érkezõ jel a csomópont fizikai tulajdonságai által állandó jelleggel meghatározott ágra vagy ágakra kerül.

   A fizikai csomópontot a technikában és jellegétõl függõen elágazónak, leágazónak, csatolónak stb. nevezik. A fizikai csomópontok jeleket továbbítanak, a logikai csomópontok pedig üzeneteket (csomagokat). Az útválasztó kapcsolók tárolva továbbító üzemmódban dolgoznak.

Vonal, csatorna, adatáramkör

   Vonalon a hálózat csomópontjait összekötõ fizikai elemeket, tehát pl. az összekötõ vezeték vagy vezetékek (fizikai közeg) és tartozékeai (erõsítõk, kiegyenlítõk) együttesét értjük. A kétpontú vonal csupán a végpontjain lévõ két csomópontot köti össze, míg a többpontú vonal kettõnél több csomópont (állomás) között létesít állandó összeköttetést.

Az IEEE Standard Dictionary of Electrical and Electronic Terms meghatározása értelmében az adatátviteli csatorna: (A) villamos jelek átvitelére szolgáló út, általában elkülönítve más párhuzamos utaktól, vagy (B) egy bizonyos frekvenciasáv.

Adatáramkörnek, vagy röviden adatkörnek (data circuit) - általános értelemben - azt az állandó vagy kapcsolással létrehozott adatutat értjük, amelyen át a hálózat két pontja között mindkét irányban adatátvitel végezhetõ.

Egyirányú, váltakozó irányú, kétirányú üzemmód

   Két állomás egyirányú (szimplex), váltakozó irányú (fél-duplex) vagy egyidejû kétirányú (duplex) üzemmódban kommunikálhat egymással. Egyirányú üzemmódban az állomások egyike csak adó, másik csak vevõ lehet : adatátvitel mindig csak egy irányban, az adótól a vevõhöz folyhat. A váltakozó irányú üzemmód mindkét irányú átvitelt megenged, de csupán idõben egymástól elválasztva. Vagyis amíg az egyik állomás ad, a másik csak vehet, de nem adhat. Egy állomásra vonatkoztatva tehát az adás és vétel idõszakai elkülönülnek egymástól.
   A kétirányú üzemmód mindkét állomásnak egyidejûleg teszi lehetõvé az adást és a vételt is; miközben az egyik állomás a másikhoz üzenetet továbbít, hallja a másiknak hozzá küldött üzenetét is
   Az adatcsatorna lehet irányított vagy irányítatlan Az irányított csatorna az adatokat csupán egyik irányban, az irányítatlan pedig mindkét irányban ,vezeti". Az irányítottság a csatorna tulajdonsága, amelyet nem szabad összetéveszteni az üzemmóddal.

Jelkódolás, moduláció

   A hálózatban az információ hordozója a jel. A vivõ jel lehet digitális vagy analóg, s ez utóbbi általában szinuszos. A digitális információnak a vivõre való leképezése a jelkódolás. Az információnak szinuszos vivõre való leképezését általánosabb néven modulációnak nevezik.

Átviteli sebesség, modulációsebesség, átbocsátóképesség, csatornakapacitás

   Átviteli sebességen azt a bit/s értéket értjük, amellyel az adatok továbbítása - az átvivõközeg egyik pontjáról a másikra való átvitele - történik. Az átviteli sebességtõl meg kell különböztetni a baud-ban mért modulációsebességet, amely a másodpercenkénti jelváltások számát adja meg. 1 baud = 1 jelváltás/s. A jelsorozat modulációsebessége és az adatátviteli sebesség számértéke csak akkor egyezik meg, ha az alkalmazott jelkódolási eljárás egy-egy bitnek egy-egy jelváltást feleltet meg. Általános esetben a két számérték eltér egymástól, az átviteli sebesség a modulációsebességnél kisebb, de nagyobb is lehet a jelkódolás (moduláció) választott módjától függõen.
   Valamely fizikai közeg (pl. adott hosszúságú kábel) átbocsátóképessége mindenekelõtt sávszélességének függvénye, s függ továbbá üzemi környezetének zavarszintjétõl is. Analóg jelekre a sávszélesség és a zavarszint korlátozó hatása kézenfekvõ. A digitális jelek átvitele szempontjából a sávszélesség a jelek felfutási (lefutási) idejének meghatározásában játszik szerepet a tf = 0,35/f összefüggés értelmében, amelyben tf a felfutási idõ s-ban, f pedig a sáv 3 dB-es felsõ határfrekvenciája Hz-ben. A véges felfutási (lefutási) idõ korlátozza a még használ- ható jelalak szélességét, az egymást követõ jelváltások idõbeli távolságának megengedhetõ minimumát. Ezen Tmin érték határozza meg azt a maximális 1/Tmin frekvenciát, amellyel az adott fizikai közegen (átvivõközegen) át digitális jelsorozat még egyáltalán átvihetõ. Minthogy a jelváltások idõegységre esõ számát baud -ban mérik, a fizikai közeg átbocsátóképessége baud-ban is megadható.
   Szemben a fizikai közeggel, amelynek sávszélességét fizikai jellemzõin kívül a konkrét alkalmazási körülmények (pl egy kábelér hosszúsága) is befolyásolják, a csatornának általában elõírt sávszélessége van. Valamely csatorna kapacitásán az e csatornán elérhetõ maximális adatátviteli sebességet értjük. A sávszélességen kívül a csatornakapacitás bit/s-ban mért értéke függ még a jelkódolás (moduláció) választott módjától is.

Vonalmegoszlás

   A vonal mint erõforrás megosztható (multiplexálható) több csatorna között. Több csatorna egy vonalon a vonal frekvenciatartományának sávokra bontásával vagy a vonal idejének a csatornák közötti megosztásával alakítható ki. Az elõbbi esetben frekvenciaosztásról, az utóbbiban idõosztásról beszélünk. Kétpontú vonal esetében a megosztás feladatát a vonal két végpontján elhelyezkedõ multiplexer- demultiplexer egységek végzik. amelyek a csatornákat mintegy összenyalábolják. ill. szétbontják. Ebben az értelemben a multiplexert és a demultiplexert ,.nyalábolónak", ill. "nyalábbontónak" is nevezik.
   A vonal kapacitása többpontú vonalak esetében is megoszlik, éspedig az alapsávú hálózatokban idõosztással, a szélessávú hálózatokban frekvenciaosztással és idõosztással.

Üzenet, közlemény, csomag, keret

   A hálózaton kommunikáló partnerek üzenetek útján váltanak egymással információt. Az üzenet értelmileg (szemantikailag) összefüggõ egység, amelynek hossza nincs korlátozva. Az üzenet általában három részbõl áll : 1. a tulajdonképpeni üzenetbõl, 2. a fejrészbõl, amely valami módon megjelöli az üzenet forrását és rendeltetési helyét, s amely különbözõ vezérlõelemeket tartalmaz, valamint 3. a zárrészbõl, amely jelzi az üzenet végét, s amely általában ellenõrzõ információt és további vezérlõelemeket tartalmazhat. A minden állomásnak szóló üzenetet közleménynek. a minden állomást megszólító címet közcímnek nevezzük.
   Gyakran célszerûnek látszik a (hosszú) üzenetet nem egyvégtében, hanem részleteiben továbbítani. Ilyenkor az üzenetet részekre - csomagokra - bontják, és az egyes csomagokat fejrésszel és zárrésszel látják el. A csomag szintaktikai egység, amelynek nincs szükségképpen önálló jelentése. A csomagokból a rendeltetési helyen a szemantikailag hibátlan üzenetet ismét össze kell állítani A csomagtechnikával kapcsolatban a forrás helyén tördelést, a rendeltetési helyen összerendelést kell végezni. A helyi hálózatok irodalmában a csomagot gyakran keretnek nevezik, arra emlékeztetve, hogy a fejrész és a zárrész a tulajdonképpeni csomagot - az üzenetrészt - mintegy keretbe foglalja. A csomag keretbe helyezésének (keretezésének) és keretbõl való kifejtésének mûveletét nem szabad összetéveszteni a tördelés és az összerendezés mûveletével. A csomag hossza- éppen úgy, mint az üzeneté is - változhat, de míg az üzenet hossza tetszõleges, a csomagé korlátozva van, ami hálózattechnikai szemponthól egy sor elõnnyel jár.

   Az üzenetek (csomagok) lehetnek bit-, oktett- vagy karakterszervezésûek A bitszervezésû üzenet tetszés szerinti számú bitbõl áll, az oktettszervezésû bitben mért hossza mindig a 8 (esetleg a 16) egész számú többszöröse, a karakterszervezésû üzenet pedig valamely adott karakterkészlet (pl ASC II) karaktereibõl épül fel.

Aszinkron és szinkron átvitelmód

   Az aszinkron vagy más néven start-stop mód a karakterszervezésû üzenetek jellegzetes átvitelmódja. Az átvitel során az egyes karakterek továbbításának kezdõ idõpontja véletlenszerû. A karaktert képviselõ jelcsoport idõszerkezete rögzített. A vevõ a karaktert az õt képviselõ jelcsoportról idõszerkezetének ismeretében választja le.

   A szinkron mód a bitszervezésû üzenetek jellegzetes átvitelmódja. Szinkron átvitelben az üzenetet vivõ jel adását és vételét egyazon óragenerátor szinkronizálja. Az oktettszervezésû üzenetek átvitele szinkron vagy aszinkron módon egyaránt történhet.

Útvonal, útvonalválasztás

   Általános esetben egyik állomástól a másikhoz, a kommunikáció egyik vég-pontjától a másikig az átvivõhálózaton át egynél több útvonal is vezethet. E lehetõség keretein belül az állomáspárok által - egymással való társalgásuk során - igénybe vett útvonal lehet állandó, változhat munkakapcsolatonként, de üzenetenként is. Az útvonal a hálózat kezdõállapotának beállítása - kezdetelése - során elõre rögzíthetõ, ha pedig változhat, az adott esetben használt útvonalat megválaszthatja a forrásállomás vagy a közbensõ csomópontok együttese, esetleg a forrásállomás és a csomópontok közösen is. Az olyan útvonalválasztási eljárást, amely állandó útvonalat tûz ki, determinisztikusnak, amely pedig a hálózat állapotát is figyelembe vevõ esetenkénti döntéseket hoz, dinamikus, más néven idomuló (adaptív) útvonalválasztási eljárásnak nevezzük.
   A helyi hálózatok többségében az útvonalak elõre adva vannak. A sínhálózatokban pl. a sín, a gyûrûhálózatokban a gyûrû az üzenetek egyetlen lehetséges útvonala. Ezért az útvonalválasztás - röviden útválasztás (routing) - feladata a helyi hálózatok körében rendszerint csak akkor merül fel, amikor több különálló hálózatot kell összekapcsolni. pl. több helyi hálózatot egymással vagy helyi hálózatot távolsági hálózattal.

Adatáram, és áramlásszabályozás

   Adatáramnak a két állomást összekötõ csatornán az idõegység alatt az adótól a vevõhöz haladó bitek számát nevezzük. és bit/s-ban mérjük Az adatáramnak meg kell különböztetnünk a rövid idõre számított pillanatértékét a hosszabb idõre számított átlagértékétõl Az átlagérték általános esetben eltér a pillanatértéktõl, mivel az adatátvitel zárt üzenetek, csomagok, karakterek alakjában történik, amelyeket általános esetben hézagok választhatnak el egymástól. Az adatáram pillanatértéke azonos a hálózat adatátviteli sebességével. Az adatáram pillanatértékét az adó határozza meg. s a vevõnek áramkörileg alkalmasnak kell lennie ezen áram vételére, továbbá képesnek kell lennie egy egy üzenet (csomag) befogadására is. A hálózat állomásain (általában logikai csomópontjain) adó-vevõ puffertárak találhatók. Az állomás adópuffertárából továbbítja az üzenetet, és vevõpuffertárába helyezi el a vétel során.
   Két logikai csomópont között felmerülhet az áramlásszabályozás (flow control) feladata. Ha ugyanis a csomópontok között az adatáram átlagértéke túllépi azt a határértéket, amelyet az alkalmazott puffertechnika és a vevõ továbbító képessége vagy feldolgozó képessége megenged, a vétel helyén adattorlódás lép fel, ami az átvitt adatok elvesztését okozhatja. A vevõnek tehát szabályozó információt kell visszajuttatnia az adóhoz, jelezvén a dolgok állását, ami adott esetben az adatáram átlagértékének az adó általi visszaszabályozását válthatja ki

Hibaészlelés, -azonosítás és -javítás

   Az átviteli hiba észlelése az üzenetekben az adóállomás által elhelyezett redundáns elemek alapján történik. A redundáns elemek lehetnek paritásbitek, ciklikus redundanciakódok, és jelen lehetnek az alkalmazott sajátos kód szerkezetében is. A hiba vagy a vétel helyén korrigálható, vagy oly módon, hogy a vevõállomás az adótól az üzenet (csomag) megismétlését kéri. A helyi hálózatokban az utóbbi eljárást alkalmazzák, mivel a vétel helyén végzett hibaazonosítási és - javítási eljárások igen nehézkesek. az üzenetek különleges adatkódolását és bonyolult áramkörök alkalmazását igénylik

1.3 Hálózatok kapcsolási technikái

   Általános esetben az állomásokat nem közvetlen vonalak kötik össze; egy állomástól valamely másikhoz több adatútvonal vezethet, s az állomások közötti kommunikáció során az üzenetek tényleges útvonalát a csomóponti kapcsolók határozzák meg.

Három alapvetõ kapcsolási technikát különböztetünk meg :

a vonalkapcsolást,
az üzenetkapcsolást
és a csomagkapcsolást
A csomagkapcsolásnak továbbá adatgramma és virtuális összeköttetés típusú változata van.

Vonalkapcsolás

   A vonalkapcsoló a kommunikáló állomások között összeköttetést létesít és tart fenn. A korábbi, analóg jellegû kapcsolók fémes összeköttetést hoztak létre, ezért is nevezték el ezeket vonalkapcsolóknak. A digitális kapcsolók azonban nem fémes, hanem azt csupán imitáló (logikai) összeköttetést létesítenek, nem vonalakat, hanem adatáramköröket kapcsolnak. A vonalkapcsoló kifejezés használatakor erre mindig figyelemmel kell lennünk. A fémkapcsolók alkalmazói az adatáramkör rövidítéseként gyakran egyszerûen áramkört használnak. A digitális kapcsoló, a fényvezetõ, lézer, stb. vonalak korábban azonban az összeköttetés nem áramköri, , az áramkör használata ebben az értelemben félrevezetõ lehet.
   A vonalkapcsolású hálózatban két pont között adatátvitel csak akkor végezhetõ, ha a két pont között elõzõleg már összeköttetés létesült. A két pont közötti kommunikáció befejeztét követõen a végpontok állomásainak felszabadítása érdekében (hacsak nem állandó összeköttetésrõl van szó) az összeköttetést bontani kell. Ennek megfelelõen három munkafázis különíthetõ el:

Az összeköttetés létrehozás hívással;
Kommunikáció az összeköttetésen át;
Az összeköttetés bontása.
   Általában, bár nem mindig, az összeköttetést hívással bármelyik fél létrehozhatja, és ugyanígy a bontást is bármelyik fél elvégezheti.
   A vonalkapcsolás jellemzõje, hogy az összeköttetés létrehozása meglehetõsen hosszú idõt vesz igénybe, de a létrehozott összeköttetésen át - a terjedési idõtõl eltekintve - késedelem nélkül továbbíthatók az üzenetek. Sajátossága továbbá, hogy az összeköttetés állandó csatornakapacitást köt le, ezért a vonalkapcsolás alkalmazása ott elõnyös, ahol a forgalmat nagy tömegû adat folyamatos átvitele jellemzi.

Üzenetkapcsolás

   Az üzenetkapcsoló hálózatban az egymással kommunikáló állomások között nem létesül összeköttetés. Ha valamely állomás egy másiknak üzenetet kíván küldeni. akkor az üzenethez csatolja a címzett azonosítóját, majd az üzenet az átvivõhálózatra kerül, amelyen át (logikai) csomópontról csomópontra halad, míg a rendeltetési állomásra nem ér. Az egyes csomópontokon az üzenet elõször mindig puffertárba kerül, majd a kapcsoló megvizsgálja rendeltetési címét, és ennek, valamint az alkalmazott útvonalválasztási eljárásnak megfelelõen továbbítja a soron következõ csomópontra. Általánosságban, azokat a kapcsolókat, amelyek az üzenetet tárolják mielõtt továbbítanák, tárolva továbbító kapcsolóknak nevezik. Az üzenet a tárolva továbbító kapcsolók mindegyikén késést szenved. A késési idõ fõ meghatározói: a tárba írás ideje, a továbbításra várás sorbanállási ideje és a kiolvasás ideje. Mivel az üzenetek hossza elvileg korlátozatlan, minden egyes kapcsolónak jelentékeny tárkapacitással, szükségképpen külsõ tárral kell rendelkeznie. A külsõ tárak megdrágítják a kapcsolókat, beírási és kiolvasási idejük pedig meglehetõsen hosszú. Ezen túlmenõen a hosszú üzenet sokáig lefoglalja a hálózat erõforrásait. kizárva azok használatából a többi állomást.

Mindeme hátrányok ellenére az üzenetkapcsolás a vonalkapcsolással szemben a következõ elõnyöket nyújtja :

Nem szükséges, hogy az üzenet továbbításakor a címzett szabad legyen. Az esetleg foglalt címzett felszabadultáig az üzenet a kapcsolók egyikének tárában várakozik.
Egy állomás több állomásnak egyidejûleg szóló üzenetet is továbbíthat, ami vonalkapcsolás esetében igen nehézkes.
Az üzenetek prioritási sémába sorolhatók.
A fizikai közeg kihasználása jobb, mivel egy-egy - két csomópontot összekötõ - vonalon számos, különbözõ forrásból származó üzenet osztozhat.
A forgalom növekedtével a várakozási idõ ugyan nõ, de az üzenetek mégis továbbíthatók. A vonalkapcsolók növekvõ forgalom esetén mind nehezebben fogadják el a hívást, különösen áll ez az ún. blokkoló kapcsolók esetében.
Az üzenetkapcsoló kód- és sebességátalakítást végezhet, ha az állomások egymástól eltérõ üzemi tulajdonságai ezt szükségessé teszik.
A nem mûködõ vagy üzemen kívül lévõ állomásnak szóló üzenet feltartóztatható, tárolható vagy más állomáshoz továbbítható.
Csomagkapcsolás

   A csomagkapcsoló hálózatokban az üzeneteket csomagok alakjában továbbítják. Míg az üzenet tetszõleges hosszúságú lehet, a csomag terjedelme korlátozott, hossza maximálva van. Amennyiben a csomagkapcsoló hálózatban a csomagméretét meghaladó üzenetet kell átvinni, úgy a forrásállomás az üzenetet részekre tördeli, és az egyes részeket egy egy csomag alakjában továbbítja a rendeltetési állomásnak. A csomagkapcsoló hálózatok jelentõs része ugyancsak a tárolva továbbítás elvét alkalmazza. E hálózatok az üzenetkapcsoló hálózatokhoz hasonlómódon mûködnek, a csomagkapcsolás azonban az üzenetkapcsolásnál lényegesen gyorsabb és gazdaságosabb. A maximált hosszúságú csomagok közbensõ tárolásához ui. nem kell külsõ tárat alkalmazni, a feladat a lényegesen gyorsabb belsõtárral is megoldható.
   Nem minden csomagkapcsoló hálózat tárolva továbbító; egy sor csomag kapcsoló hálózatban az állomásokat egyetlen többpontú vonal köti össze, amelynek mentén nincsenek kapcsolók. Ilyen pl. az Ethernet-sínhálózat, amelyben csupán az állomások bemenetén elhelyezkedõ kiválasztókapcsolókat találjuk. A csomagkapcsoló hálózatoknak két jellegzetes változata van : az össze köttetés nélküli és a virtuális összeköttetést alkalmazó hálózat. Az elsõben a csomagok átvitelére az ún. datagrammszolgálat (datagram service), a másodikban az átvivõhálózat által nyújtott virtuális adatáramkör (virtual circuit) szolgál.
   Datagrammnak a teljes rendeltetési címet tartalmazó csomagot nevezzük Az datagrammszolgálat minden csomagot külön kezel, és a többi datagrammtól függetlenül, az általa tartalmazott cím alapján juttat el rendeltetési helyére. E szolgálat jellemzõje, hogy a hálózat logikai csomópontjai a hozzájuk érkezõ csomagok továbbítását a hálózat útvonalválasztási eljárásának elõírásai alapján végzik. Az egyes csomagok általában különbözõ útvonalakon át jutnak el rendeltetési helvükre; az adatgramma-szolgálat tehát nem garantálja azt, hogy a csomagok ugyanabban a sorrendben is érkezzenek meg, mint amilyen sorrendben a forrásállomásról elindultak.
   A virtuális adatáramkör hívás útján létesített logikai összeköttetés, amely a hívó és a hívott fél között mindaddig fennáll, míg bontás révén meg nem szüntetik. A hívás a rendeltetési címet tartalmazó datagrammal történik, amelynek alapján a csomópontok a további csomagok számára meghatározott útvonalat jelölnek ki. A hívás elfogadása esetén a rendeltetési állomás a forrásállomásnak (a már kijelölt útvonalon) az elfogadást jelzõ csomagot küld vissza. Ezt követõen két állomás között megkezdõdhet az üzenetváltás A virtuális adatáramkörön haladó csomagoknak csupán az adatáramköru azonosítóját kell tartalmazniuk, rendeltetési címet azonban nem. Mivel a csomagok elõre meghatározott útvonalon haladnak, az egyes csomópontokon csomagonkénti útvonalválasztást már nem kell végezni. A munka befejezte után a virtuális összeköttetést bármelyik (tehát a hívó és a hívott) állomás egyaránt bonthatja.
   A virtuális összeköttetést az jellemzi, hogy a csomagok azonos sorrendben érkeznek a rendeltetési helyre, mint amilyenben elindultak oda; általában megbízható adatközlést tesz lehetõvé, tehát nemcsak sorrendtartásról gondoskodik. hanem arról is, hogy a csomagok valóban meg is érkezzenek. és hogy hibátlanul érkezzenek meg. A virtuális összeköttetéshez általában áramlásszabályozási eljárás is társul, ami megakadályozza, hogy akár a kommunikáció végpontjain, akár a közbensõ csomópontokon adattorlódás álljon elõ.
   Számos elõnyével szemben a virtuális összeköttetés hátránya : rnerevsége . Az datagramm-szolgálat rugalmasabb, mert ha valamelyik csomópont vagy vonal meghibásodnék, a datagramm egy másik útvonal mentén többnyire mégis eljuthat rendeltetési helyére.