8. Hálózatok
Mi a számítógépes hálózat? Ismertesd a hálózatok csoportosításait és a hálózat fizikai elemeit!
1. Mit nevezünk számítógép hálózatnak
A számítógép hálózat egymástól térben elválasztott, azaz más-más helyeken elhelyezkedő számítógépek összekapcsolását jelenti. E gépek között adatcsere révén munkamegosztás folyik. Ehhez természetesen a gépek közötti kommunikáció lehetőségét kell biztosítani, ami az esetek többségében vezetékeken valósul meg, de a kapcsolat létrejöhet elektromágneses sugárzás (például rádióhullámok, ill. infrahullámok) segítségével is.
2. Mi az előnye a számítógép hálózatoknak
A hálózatba kötött gépek közötti kommunikáció segítségével lehetőség nyílik többek között: levelek, vagy más adatok küldésére a gépek között; nyomtató, MODEM, CD ROM egység, stb. közös használatára; közös adatok használatára; az előzőből következően feladatok megosztására; adatok nagybiztonságú letárolására; egy központi gépen tárolt adatok ott helyben történő feldolgozására; stb.
2.1. Elektronikus üzenetek, levelek, fájlok küldésének lehetősége
Ha egy nagyobb vállalatnál az egyik osztályon dolgozó ügyintéző levelet szeretne küldeni egy másik osztályon, esetleg egy más épületben alkalmazott kollégájának, akkor ez hálózatba kötött számítógépek segítségével pillanatok alatt megoldható. Igaz, ez hálózatba kötött gépek nélkül is lehetséges volt, de nem pillanatok alatt. Az ugyanis korántsem mindegy, hogy a levél mennyi idő alatt ér oda a címzetthez. Míg hálózati kapcsolat esetén azonnal, kézbesítő dolgozóval lehet, hogy csak több óra múlva, esetleg csak másnap. Az első esetben tehát élő a kapcsolat, idegen szóval „on line", a második esetre ez korántsem igaz („on láb", ez persze csak szóvicc), Ráadásul a levelekhez a legkülönfélébb fájlokat lehet csatolni, miáltal azután már barmi elküldhető levélben. További előnyként egy ilyen elektronikus hálózat kapcsolódhat az Internethez is, azaz gyakorlatilag az egész világgal levelezhetünk.
2.2. Erőforrások megosztása: közösen használható nyomtató, szkenner, CD ROM, MODEM, stb.
Bár ma már nem túl drága egy egyszerűbb tintasugaras nyomtató, belső MODEM vagy egyszerű CD ROM, de azért egy nagyobb cégnél mégiscsak meggondolandó, hogy mind a 20 gépükhöz megveszik-e az összes említett eszközt. Igaz, MODEM-et valószínűleg úgysem telepítenének minden gépbe, de nyomtatni mindenki akar. Ha viszont 20 nyomtatót kell vásárolni a nyomtatási igény kielégítéséhez, az már tekintélyes összeget jelent. Hasonló lehet a helyzet a lapolvasóval is.
2.3. Közös adatok használata
Ma már alapvető igényként lép fel, hogy az egyszer rögzített adatokat, ha azokkal újra akarunk dolgozni, ne kelljen ismét gépre vinni. Ez egy egyszerű példa alapján könnyebben érthetővé válik.
Tegyük fel, van egy nagyobb forgalmú áruház. A készletét számítógépre vitték, és a számlázást is számítógéppel végzik. Jogosan lép fel például az igény arra, hogy a könyveléskor ne kelljen még egyszer újra rögzíteni az összes számla adatát. Ehhez azonban ugyanazokat az adatokat kell tudni használnia a raktárnak, a számlázásnak, és a könyvelésnek. Ez azonban egyúttal biztonsági problémákat is felvet.
2.4. Feladatok megosztása
Maradjunk még mindig az előző pontban tárgyalt példánál. Valószínűleg ugyancsak felháborodnánk, ha e nagyáruházban csak egy pénztárnál lehetne fizetni. Márpedig, ha azt akarjuk, hogy több gépen is számlázhassanak, ahhoz szintén közösen kell tudni használni bizonyos adatokat, például a raktárkészletet.
Ugyanez a helyzet akkor is, ha egy nagyobb vállaltnál a dolgozók bérszámfejtéséhez szükséges adatokat akarják rögzíteni. A több ezer munkás napi jelenléti adatait a számfejtés előtt rögzíteni kell, ami csak több gép segítségével valósítható meg időre. Persze lehet elektronikus beléptető rendszert kiépíteni, de akkor a beléptető rendszernek kell tudnia használni ugyanazt az adatbázist.
2.5. Adatbiztonság
Szinte minden cégnél követelmény, hogy bizonyos bizalmas adatokhoz csak az arra illetékesek férhessenek hozzá. Ezt bármilyen meglepő, a legnagyobb biztonsággal szintén a hálózatok segítségével lehet megvalósítani, hiszen itt minden felhasználónak lehet egy felhasználói neve, és hozzátartozó jelszava a megfelelő jogosultságokkal.
Profi megoldást nyújtanak a hálózati operációsrendszerek, mint például a Windows NT Server, Novell NetWare, Linux, Unix, stb. Ezek esetében csak jelszó megadással lehet a rendszerbe belépni. Mindenki a hozzárendelt jogosultságokkal rendelkezik és csak ennek megfelelően tevékenykedhet a hálózatban
2.6. Programok futtatása egy központi számítógépen
Ez egy kisebb hálózat esetén jelenleg talán ritkábban alkalmazott eljárás, de bizonyos esetekben kulcsjelentősége van, és főleg lesz. Nagyon nagy méretű adatállományok feldolgozásakor nem célszerű a hagyományos adatfeldolgozási modellt alkalmazni. Ekkor ugyanis minden adatot előbb a központi gépről a feldolgozó gépre, majd feldolgozás után vissza kell vinni. Ez persze rengeteg időt igényelhet. A megoldás az, hogy az adatokat helyben, az adatokat letároló központi gépen dolgozzák fel. Ehhez termé¬szetesen speciális szoftverek szükségesek.
3. Hálózatok kiépítése, részei
Az előzőekben megadtuk a hálózat fogalmi meghatározását, valamint kialakulásának szükségességét és előnyeit. Most nézzük meg konkrétan milyen részekből épül fel egy számítógépes hálózat és az egyes részek hogyan kapcsolódnak egymáshoz.
3.1. Szerverek, munkaállomások
Egy klasszikus hálózat legalább egy központi számítógépből, azaz szerverből, és a hozzá kapcsolódó munkaállomásokból áll.
A szerver funkciója a hálózaton lévő számítógépek kiszolgálása. Ez magába foglalhatja az adatok központi tárolását egyéni vagy közös felhasználás céljából, továbbá különféle szolgáltatások nyújtását a hálózati felhasználók számára.
A számítógépes hálózatra csatlakoztatott minden számítógépet – a szerverek kivételével – munkaállomásnak nevezünk. A munkaállomás lehet a hagyományos értelemben vett személyi számítógép vagy az úgynevezett terminál.
Amikor egy személyi számítógéppel csatlakozunk a hálózatra, a hálózati kiszolgálót jobbára csak adattárolás céljából használjuk. A programok futtatása és az adatok feldolgozása a saját gépünk feladata.
A terminál általában olyan – képernyőből és billentyűzetből álló – eszköz, amely lehetővé teszi, hogy a számítógép-hálózat központi számítógépével kommunikáljunk. Egy terminál alapesetben nem rendelkezik saját háttértárral, esetleg saját CPU-val sem.
Mivel a terminál nem rendelkezik a szükséges erőforrásokkal, hálózati kiszolgáló hiányában önálló munkavégzésre alkalmatlan.
A felhasználó a terminált csak utasításainak továbbítására és az eredmények megjelenítésére használja, a programok futtatása és az adatok feldolgozása ténylegesen a szerveren történik.
Napjaink számítógép-hálózatain gyakran találkozhatunk olyan esettel is, amikor a felhasználó egy terminálemulációs program segítségével egy hagyományos személyi számítógépet használ terminálként.
3.2. A hálózati kapcsolódáshoz szükséges illesztők, perifériák, stb.
A hálózati csatolókártyák jelentősége napjainkban egyre nő, hiszen ma már nagyon gyakran kötik hálózatba a kisebb, akár csak 2-3 db PC-ből álló számítógép parkokat is.
A hálózatba kötött PC-k szinte kivétel nélkül úgynevezett Ethernet hálózati kártyát használnak. Csak néhány alapvető szabály ezzel kapcsolatosan: Minden hálózatba kötött gépbe be kell építeni egy Ethernet hálózati csatolókártyát. Valamennyi gépet össze kell kötni egymással egy kifejezetten erre szolgáló adatkábellel. Mivel ennek jelentős költségvonzata van, kifejlesztettek olyan hálózati kártyákat is, amelyek rádiófrekvenciás jelekkel kommunikálnak egymással. Valószínűleg ez az úgynevezett „wireless" technológia a jövő útja.
Egy Ethernet hálózati kártya fő paraméterei:
Az alkalmazott buszrendszer: ISA vagy PCI.
Az átviteli sebesség: 10 Mb/s (normál) vagy 100 Mb/s (gyors, vagy fast Ethernet).
A kábelnek kialakított csatlakozó (gyakran mindkét csatlakozót megtaláljuk egy kártyán): koaxiális kábelhez bajonettzáras (BNC) vagy sodrott érpáros kábelhez egy olyan csatlakozó,mely nagyon hasonló a telefonokhoz használthoz (RJ45).
A hálózati kártyák is rendelkeznek néhány beállítandó jellemzővel. Ezeket ma már általában nem kell beszabályozni. Régebbi típusú kártyáknál kis kapcsolókkal, modernebb kártyáknál szoftveres úton lehet őket megváltoztatni.
Két paraméter állíható:
A kártya I/O címe, mely a gép és a kártya közötti kommunikációhoz szükséges.
Az IRQ. Mint minden eszközzel, a hálózati kártyával is megszakítás segítségével kommunikál a processzor, így persze a gépen belül ennek is egyedinek kell lennie. Ennek kézzel történő beállítására általában csak régebbi hálókártyáknál, vagy speciális esetekben van szükség.
A MODEM (modulátor/demodulátor) az Internethez ill. távoli hálózathoz való kapcsolódás klasszikus eszköze. Attól függően, hogy milyen közegen keresztül csatlakozunk majd az internetre, lehet, hogy további eszközök is szükségesek.
Az Internethez kapcsolódás lehetséges módjai:
• Hagyományos telefonvonal – A gépbe szerelt belső, vagy a soros portra csatlakoztatott külső MODEM segítségével csatlakozik a gép a telefonvonalra. A MODEM-et nekünk kell biztosítani, melynek tartozéka a MODEM-et és a telefonaljzatot, illetve a MODEM-et és a telefont összekötő kábel pár.
• ISDN telefonvonal – A MODEM az ISDN végberendezésbe van építve, amit a szolgáltató általában térítésmentesen ad át nekünk használatra, tehát nekünk nem kell a gépbe semmilyen plusz eszközt beépíteni. Magát a számítógépet és az ISDN végberendezést egy soros kábellel kell összekötni, amit szintén a szolgáltató ad.
• Mobil telefon – Csak mobil gépekhez használatos, de feltétele, hogy a gép és a telefon tudjon egymással kommunikálni. Ez az esetek döntő többségében a gépbe és a telefonba egyaránt eleve beépített IrDA, vagy Bluetooth segítségével valósul meg.
• ADSL, szélessávú elérés – A számítógépnek hálózati csatolókártyával kell rendelkeznie, amit nekünk kell megvásárolni. Minden más eszközt többnyire a szolgáltató biztosít, beleértve a hálózati kártya, és a MODEM összekötésére szolgáló kábelt is.
• Kábeltévé szélessávú elérés – Ugyanaz a helyzet, mint ADSL esetén.
3.3. Kábelek, csatlakozók
A hálózati kártyán tehát többféle csatlakozóval is találkozhatunk. Mint látni fogjuk, az alkalmazott kábel típusa nagyon nagy hatással van a hálózatra. A kábel fajtájától függ ugyanis az alkalmazható topológia, ami pedig egy sor további paramétert határoz majd meg.
3.3.1. Koaxiális kábel és csatlakozója
A hálózati kártyán találunk egy olyan csatlakozót, amely nagyon emlékeztet a TV készülékek antenna aljzatára. Nem véletlenül, hiszen ma már a televíziók is koaxiális kábelen kapják mind a kábeltévé szolgáltató, mind a parabolaantenna jeleit. E kábelezéshez az úgynevezett „Bus", magyarul kb. sorba fűzött topológiát lehet csak alkalmazni, aminek lényege röviden annyi, hogy minden számítógép egy vezetékre van sorban felfűzve Az így, egy ágra felfűzött vezeték maximális hossza 185 méter lehet, és legfeljebb 30 gépet szabad a kábelre csatlakoztatni. Inkább csak kisebb hálózatokhoz szokás alkalmazni. E rendszerrel a maximális sebesség azonban csak 10 Mb / s lehet.
Kábel: A vékony koaxiális kábel, hivatalos neve „10-Base-2". Maga a kábel ránézésre ugyan pontosan olyan, mint a TV-nél alkalmazott koaxiális kábel, de ez csak a látszat. Elektronikai paramétereikben jelentősen különböznek. Az Ethernet kártyákhoz alkalmazandó kábel 50 ohmos.
Csatlakozó: A bajonettzáras csatlakozó, elterjedt neve "BNC". A BNC csatlakozó kialakítása olyan, hogy a csatlakozásokat kicsúszás ellen a dugó elfordításával reteszelni lehet. A kábel csatlakoztatása a gépben lévő hálózati kártyához egy „T" elágazás segítségével történik- A „T" szára vagy közvetlenül, vagy egy rövid kábelen keresztül kapcsolódik a kártyára. A „T" elosztó „kalapjának ágaira" a két szomszéd gép felé vezető kábelek csatlakoznak. Professzionális kábelezési megoldásnál a vezetékeket általában kábelcsatornába fűzik, a gépek pedig a fali aljzatra két, úgynevezett lengő kábellel csatlakoznak (a „T" elosztó ugyanis ilyenkor is a gépen kerül elhelyezésre).
Azt gondolnánk, hogy az így felfűzött PC-k esetében a két szélső gépnél nincs szükség „T" idomra, de ez nem igaz. Ott is kell „T' elágazást alkalmazni, de a semmibe továbbmenő ágakat egy-egy 50 ohmos ellenállással le kell zárni! Ha kábelcsatornával szerelik a rendszert, akkor az ellenállásokat is a koaxiális kábel két végén lévő fali aljzatban szokták elhelyezni.
Ha a kábelt a szabadban magasan is vezetjük (pl. két épület között), ezt a megoldást hívják légvezetéknek, akkor az egyik ellenállást villámcsapás ellen le kell földelni! Célszerűbb azonban ilyen helyeken üvegszál optikai kábelezést alkalmazni.
3.3.2. Sodrott érpáros kábel és csatlakozója
Az Ethernet hálózati kártyákon ma már többnyire találunk egy olyan csatlakozót is, amely nagyon hasonlít a telefonkészülékek „amerikai" csatlakozójára. A kártya e csatlakozója szolgál majd a sodrott érpárú kábelezéshez. A név ne tévesszen meg senkit, nem 2 erű vezetékről van szó. Többnyire 8 ér (4 érpár) van a kábelben. E kábelezéshez az úgynevezett „Star", magyarul csillag topológiát lehet csak alkalmazni. A csillag topológia nevét onnét kapta, hogy egy központi elosztóból minden géphez külön vezeték vezet (vázlatosan lerajzolva a vezetékek csillagot alkotnak). Minden ilyen vezeték hossza maxi¬mum 100 méter lehet.
UTP kábel, csatlakozója és egy fali aljzat
Kábel: UTP (Unshielded Twisted Pair), magyarul árnyékolatlan sodrott érpárú kábel. Két fajtája létezik, melyeknek a hivatalos neve: 10-Base-T; illetve 100-Base-TX.
Egészen más teljesítményt nyújtó hálózatot lehet kiépítem a kétféle kábellel. A 10-Base-T kábel a hagyományos 10 Mb/s rendszer közvetítő közege. A 100-Base-TX gyorsabb, mintegy tízszeres, azaz 100 Mb/s adatátviteli sebességet tud biztosítani. Ennek feltétele azonban, hogy a hálózat többi eleme (kártya, elosztó) is igazodik a magasabb sebesség nyújtotta követelményekhez. Fontos tudni, hogy a kábelek 5 osztályba vannak sorolva (level 1-5) [A 6. osztály a Gigaspeed Ethernet részére. Ennek átviteli sebessége maximum 200 Mb/s.] és csak a 3. osztály felett használhatóak számítógép hálózatokhoz.
Professzionális rendszereknél a kábelezést általában úgynevezett strukturált kábelezéssel oldják meg. Ennek a lényege az, hogy egy kábelrendszert építenek ki az irodákban a telefon és a számítógép hálózathoz. Ezt az teszi lehetővé, hogy a 8-ból csak 4 ér szükséges a számítógép hálózat működéséhez. Egy ilyen rendszernél a fali aljzatra kell csak csatlakoztatni a PC-t, illetve a telefont, majd az adott aljzathoz vezető kábelt életre kell kelteni. Ez utóbbi művelethez azonban speciális központi elosztószekrényekre van szükség.
Mivel egy nagy hálózat kialakításakor az egyik legnagyobb költségelem a kábelezés, célszerű a jövőre gondolva már eleve a nagyobb sebességet biztosító 100-Base-TX kábelezést készíttetni. A gépekben lévő kártyák azután már kevés munkaráfordítással kicserélhetőek a nagyobb 100 Mb/s sebességet biztosító Fast Ethernet csatolókra. Ugyanez vonatkozik a hálózat többi elemére is.
Csatlakozó: hivatalos neve RJ45. E csatlakozó hasonlít a telefonoknál megszokott „amerikai" csatlakozóra, de 8 érintkezője van. A csatlakozódugót egy kis retesz biztosítja a kicsúszás ellen.
3.3.3. Kábelezési szabályok
Az alábbiakban egy hálózat kiépítésénél fontos szabályok következnek:
Kábel típusa maximális csomópontok
száma szegmensenként* egy szegmens
maximális hossza
10-Base-2 30 185 méter
10-Base-5 100 500 méter
10-Base-T és 100-Base-TX 2 100 méter
10-Base-FL 2 2 000 méter
* A táblázatban szereplő csomópontok alatt a hálózat olyan helyeit kell érteni, ahová két vezetéknél több fut be. Csillag topológia esetén a hálózat két aktív eleme közötti jelismétlő nélküli része, bus topológia esetén pedig a két lezáró ellenállás által határolt szakasz. Aktív elem a számítógép, a HUB, a switch, a repeater, a router, és a bridge.
10-Base-2: E kábelnél további korlátozás az, hogy egy-egy szegmensre zavarok nélkül csak kb. 30 darab gép köthető, melyek minimális távolsága 0,5 m (ezt általában könnyű betartani). Ugyanakkor úgynevezett jelismétlőkkel (repeater) a szegmensek száma ötre, s ezzel a teljes kábelhossz is 925 méterre növelhető. Mivel azonban csak 3 szegmensben lehetnek gépek is, a gépek száma így is csak 90-re nő. Ha ennél több gépet kell egy hálózatba telepíteni, akkor egy bridge is kell a rendszerbe.
3.3.4. Vastag koaxiális kábel
Létezik úgynevezett vastag koaxiális kábel is, hivatalos nevén 10-Base5, ami szintén 50 ohmos. Erre a színe miatt legtöbbször „Yellow Cable” néven hivatkoznak. Ilyen kábellel szerelve a hálózatot, azt egészen más paraméterek jellemzik. E rendszer nem terjedt el széles körben magas ára, és bonyolult szerelhetősége miatt. Mára teljesen háttérbe szorult.
3.3.5. Üvegszál optikai kábel
Általában csak speciális esetekben alkalmaznak üvegszálas optikai kábeleket (10-Base-FL). Többnyire olyan helyeken, ahol elektromos zavarok nehezítik a hagyományos réz kábelek alkalmazását. További előnye az optikai vezetéknek, hogy a kábelezés többi részétől szigeteli, és érzéketlen a villámcsapásra. Ez okból gyakran használják épületek közötti légvezetéknek, hiszen a villámcsapás elsősorban az ilyen szabadon vezetett kábeleket veszélyezteti. Egyetlen hátránya a magas ára.
3.3.6. Vezeték nélküli kapcsolatok
Manapság egyre jobban terjednek az un. wireless hálózatok, ahol a gépek közötti kapcsolatokat mikrohullámok segítségével teszik lehetővé. Vannak olyan perifériák, amelyek infravörös hullámokkal kommunikálnak a számítógépekkel. De a nagy távolságok áthidalására, a kontinensek összekapcsolására is használnak vezeték nélküli megoldásokat, ilyen például a műholdas összeköttetés is.
3.4. Aktív hálózati eszközök
A hálózat aktív elemei lehetnek: a számítógép, a printer szerver; a különböző kapcsoló eszközök: a repeater, a HUB, a switch, a bridge, a router, stb. A továbbiakban ezek közül néhányról részletesebben:
3.4.1. HUB
Ezeket az elemeket csak csavart érpárú kábelezés esetén használjuk. Mint már láttuk, a csavart érpárú kábelezésnél az úgynevezett csillag topológiát kell alkalmaznunk. A csillag középpontjába fog kerülni a HUB. Ez egy olyan doboz, amin sok csatlakozó aljzatot találunk az egyes gépek hálózatba kötésére. A jobb minőségű HUB-oknál LED-ek jelzik az egyes csatornákon folyó kommunikációt. Ezek a LED-ek az esetleges hibakeresésnél is jó szolgálatot tehetnek.
Bizonyos típusú HUB-ok azt is megengedik, hogy egy hálózatba többet is beépítsenek belőlük, így azután a hálózatba köthető gépek száma jelentősen megnövelhető. A több HUB beépítése többnyire az ésszerűbb kábelezés lehetőségét is biztosítja, ami a hálózat kiépítésénél jelenthet jelentős megtakarítást és könnyebbséget.
3.4.2. Switch
A Switch a HUB továbbfejlesztésének tekinthető. Segítségével sok Ethernet szegmenst lehet összekapcsolni úgy, hogy az egyébként az Ethernetre jellemző ütközések nem jelentenek problémát. A Switch ugyanis, amikor egy Ethernet csomagot kap, akkor megvizsgálja annak címét és csak a címzett szegmense felé továbbítja. Mai modern változatai ezen kívül még az adatcsomagot is vizsgálják, és ha az sérült, akkor nem kerül továbbításra (miután így nem ér a címzetthez, nem kerül visszaigazolásra sem, ezért újra elküldik). A Switch segítségével minden szegmens csak egy, vagy legfeljebb néhány gép forgalmát bonyolítja, ezért a hálózat sebessége jelentősen nő, pontosabban nem csökken le.
3.4.3. Bridge
A bridge-ek, más néven hidak funkciója a különböző jellemzőkkel rendelkező hálózati rendszerek, például egy Ethernet, és egy Fast Ethernet hálózat összekapcsolása. A hidak feltérképezik az egyes csomópontok (gépek, HUB-ok, stb.) Ethernet címeit, és csak a szükséges forgalmat engedik át a hídon. Mivel ez szétválasztja a két hálózatot önálló ütközési tartományokra, több gépet lehet a hálózatra kötni.
3.4.4. Router
A routerek, más néven útvonal kijelölők, hasonló szerepet töltenek be, mint a hídak, illetve a switchek, de nem a csomagok címzése alapján, hanem az IP protokoll segítségével végzik a szűrést. E módszer ugyan lassúbb, de nagyobb hálózatok esetén jobb a hatékonysága.
4. Hálózatok csoportosítása
4.1. Kiterjedésük alapján
Helyi hálózatok, más néven LAN (Local Area Network)
Városi hálózatok, vagy MAN (Metropolitan Area Network)
Kiterjedt hálózatok, vagy WAN (Wide Area Network)
4.1.1. Helyi hálózatok
A helyi hálózatok (LAN) általában egy iroda vagy épület falain belül helyezkednek el, esetleg néhány, egymáshoz közeli épületeket kötnek össze.
A helyi hálózatok segítségével gyors és megbízható kapcsolatot teremthetünk a számítógépek között. Legelterjedtebb változatai az úgynevezett Ethernet, illetve Token-Ring típusú hálózatok.
4.1.2. Városi hálózatok
A városi hálózatok (MAN) általában egy település határain belül működnek. Ilyen például a kábeltévés hálózat, vagy egy helyi közlekedési vállalat információs rendszere is.
4.1.3. Kiterjedt hálózatok
A kiterjedt hálózatok (WAN) túlnyúlnak egy település határain, egy országra, egy kontinensre, vagy akár az egész világra kiterjedhetnek. Az egyik legismertebb ilyen hálózat az internet.
4.2. Hálózati topológia alapján
A számítógépek fizikai összekötésének rendszerét hálózati topológiának nevezzük. LAN hálózatok kiépítésekor többféle kábelezési mód közül választhatunk. A két legelterjedtebb a sín- és a csillagtopológia.
Síntopológia esetén a számítógépek összekötése sorosan, egyetlen kábel segítségével történik. A rendszer a karácsonyfaizzókhoz hasonlóan működik, kábelszakadáskor az egész hálózat működésképtelenné válik.
A csillagtopológiás hálózatban minden számítógép külön kábellel csatlakozik a kiszolgáló géphez. Ez a hálózati rendszer a síntopológiánál jóval üzembiztosabb, bár drágább megoldás. Egy esetleges kábelszakadás csak egyetlen gép leállását vonja maga után.
A gyűrűtopológia a síntopológiához hasonló módon működik, de a kábel megszakítás nélküli körbe van kötve.
A fatopológia nem más, mint a csillag- és a síntopológiák kombinációja. A szerver általában több közvetítő számítógéppel áll közvetlen kapcsolatban, a kliensek pedig ezekhez a közvetítő gépekhez kapcsolódnak. Így a kliensek a közvetítő gépeken keresztül kommunikálnak a szerverrel és egymással. A fatopológia jellegzetessége, hogy minden számítógép egy, és csak egy útvonalon érhető el.
A fatopológiájú hálózat bármely pontján bekövetkezett hálózati hiba az érintett hálózatrészhez kapcsolódó alhálózatokat is megbéníthatja.
4.3. A kapcsolat típusa alapján
Egy hálózaton belül a számítógépek különféle módokon kapcsolódhatnak egymáshoz. Alapvetően két kapcsolattípust különböztetünk meg: pont-pont kapcsolatú és üzenetszórásos hálózatot.
A pont-pont (point to point) kapcsolatú hálózatban egy számítógép egy másikkal közvetlen összeköttetésben áll. Ilyen kapcsolat a csillag, a gyűrű, a teljes és a fa kiépítésű hálózat.
Az üzenetszórásos (broadcast) hálózatban valamennyi számítógép egyetlen adatátviteli csatornára kapcsolódik. Ilyenkor az információ minden számítógéphez egyformán eljut.
4.4. Hálózati modellek
A hálózati modelleket a hardver- és szoftverelemek együttesen határozzák meg. A három legjelentősebb modell a kliens–szerver, a host–terminal, valamint a peer to peer modell.
4.4.1. Kliens-szerver modell
A kliens–szerver (ügyfél-kiszolgáló) modell két számítógépes program közötti kapcsolatot ír le, ahol az egyik program valamilyen szolgáltatást kér a másiktól, amely eleget tesz a kérésnek. A szolgáltatást kérő programot kliensnek nevezzük, azt a programot pedig, amelyik a szolgáltatást nyújtja szervernek. A kliens-szerver kapcsolat szerepe főként hálózati környezetben jelentős, ahol a programok egymástól fizikailag is távol, különböző számítógépeken futnak.
Ha egy böngészőt tekintünk kliensprogramnak, amely szolgáltatásokat kér egy másik számítógépen futó web-szervertől, az interneten kliens-szerver kapcsolatról beszélünk.
4.4.2. Host-terminal modell
A host–terminal (vendéglátó-terminál) modell két, általában telefonvonalon keresztül összeköttetésben lévő számítógép közötti kapcsolatot ír le. Azt a számítógépet, amely az elérhető adatokat tárolja hostnak, míg az információt lekérő gépet távoli terminálnak nevezzük.
4.4.3. Peer to peer modell
A peer to peer modell lényege, hogy a hálózatot egyenrangú gépek alkotják. Mindenki szerver és munkaállomás egyszerre, az egyes perifériák minden felhasználó számára hozzáférhetők, az adatok több helyen tárolhatók. Ilyen hálózatot alakíthatunk ki a Windows operációs rendszerrel telepített számítógépekből.
5. A hálózati kommunikációt leíró szabályok
5.1. Hálózati protokoll
A protokoll a hálózati kommunikációt leíró szabályok rendszere. Protokollokat használnak a hálózatokban egymással kommunikáló számítógépek és programok is.
A legelterjedtebb hálózati protokoll, amelyet kiterjedt hálózatok esetében használhatunk a TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Az átviteli ellenőrzőprotokoll/internetprotokoll az internet szabványosított, leggyakrabban használt kommunikációs protokolljainak az összessége.
Az internetalkalmazási protokollok közé soroljuk még az SMTP és POP3 levelezési protokollokat, csakúgy, mint az FTP adatlehívásra, valamint a HTTP webböngészésre használt protokollokat.
További protokollok az IPX/SPX (elsősorban Novell-es környezetben használják) és a NetBEUI (általában kisméretű, Windowsos hálózatok esetében alkalmazzák).
Két számítógép közötti adatcsere csak azonos protokollok használata esetén valósítható meg.
5.2. Az OSI modell
Az OSI referencia modell szerint egy hálózatot 7 rétegre osztunk. Az egyes rétegek megnevezése:
7. Alkalmazói "Prezentációs rétegek" logikai összeköttetéssel foglalkoznak
6. Megjelenítési
5. Viszony (Együttműködési)
4. Szállítási (Átviteli) "Transzport rétegek" adatátvitellel foglalkoznak
3. Hálózati
2. Adatkapcsolati
1. Fizikai
Az egyes OSI rétegek feladatai:
Adatátvitellel foglalkozó rétegek:
A fizikai réteg (physical layer) a bitek kommunikációs csatornára való kibocsá-tásáéit felelős. Ide tartozik a csatlakozások elektromos és mechanikai definiálása, átviteli irányok megválasztása, stb. Tipikus villamosmérnöki feladat a tervezése.
Az adatkapcsolati réteg (data link layer) feladata egy hibátlan adatátviteli vonal biztosítása a "szomszéd" gépek között. Az adatokat adatkeretekké (data frame) tördeli, továbbítja, a nyugtát fogadja, hibajavítást és forgalomszabályozást végez.
A hálózati réteg (network layer) a kommunikációs alhálózatok működését vezérli, féladata az útvonal választás a forrás és a célállomás között. Ha az útvonalban eltérő hálózatok vannak, akkor fregmentálást, protokoll-átalakítást is végez. Az utolsó réteg, amely ismeri a hálózati topológiát.
A szállítási réteg (transport layer) feladata a végpontok közötti hibamentes átvitel biztosítása. Már nem tud a hálózati topológiáról, csak a két végpontban van rá szükség. Feladata lehet például az Összeköttetések felépítése és bontása, csomagok sorrendhelyes elrendezése, stb.
Logikai összeköttetéssel kapcsolatos rétegek:
A viszonyréteg (session layer) lehetővé teszi, hogy két számítógép felhasználói kapcsolatot létesítsen egymással. Jellegzetes feladata a logikai kapcsolat felépítése és bontása, párbeszéd szervezés (pl. félduplex csatornán). Elláthat szinkronizációs (ill. ellenőrzési) funkciót ellenőrzési pontok beépítésével.
A megjelenítési réteg (presentation layer) az egyetlen, amelyik megváltoztathatja az üzenet tartalmát. Tömörítést, rejtjelezést, kódcserét (ASCII - EBCDIC) végezhet el.
Az alkalmazási réteg (application layer) széles körben igényelt szolgáltatásokat tartalmaz, ilyen alapvető igény elégítenek ki például a file-ok tetszőleges gépek közötti másolását lehetővé tévő file transfer protokollok.
https://www.youtube.com/watch?v=pZIEa-nDt_Y&feature=youtu.be
