Számítógép hálózatok

1. Számítógép hálózatok Készítette: Kosztyán Zsolt kzst@ond.vein.hu kzst@almos.vein.hu

2. Az OSI hétrétegű modell

3. Fizikai réteg • A jelek fizikai átviteléért felelős. Tartalmazza a funkcionális, mechanikai és elektronikai karakterisztikákat. Alapvetően egy megbízhatatlan bit-cső szolgáltatás. Lehet szinkron, megszakított szinkron vagy aszinkron.

4. Adatkapcsolati réteg • Legfontosabb feladata, hogy egy adatátviteli eszközt hibáktól mentessé, megbízhatóvá tegye. • Változatai lehetnek : • nyugtázatlan kapcsolatmentes • nyugtázott kapcsolatmentes • kapcsolatorientált

5. Adatkapcsolati réteg • Keretezés • Legfontosabb feladata az adatok keretekbe (frame) rendezése. Mivel a fizikai réteg csak a továbbítással foglalkozik az adatkapcsolati réteg feladata a keretek kezdetének és végének érzékelése. Ezt vagy karakter-számolással vagy kezdő- és végjelző karakterekkel, vagy kezdő- és végjelző flag-ekkel, vagy a fizikai réteg jelátviteli szabályainak áthágásával valósítja meg.

6. Adatkapcsolati réteg • Hibafelismerés és javítás • Paritás • Ellenőrző összeg • CRC

7. Adatkapcsolati réteg • Adatfolyam-vezérlés • Stop and wait ARQ(Automatic Request Query) : Egyszerre csak egy keretet küld el és addig nem küld újat amíg a nyugta meg nem érkezik. • Go back n ARQ : Előre meghatározott n db keret lehet nyugtázatlan. Ha megérkezik a nyugta az az összes eddig elküldött nyugtázatlan keretet nyugtázza. Van egy időzítő is amely ha lejár és ezen időn belül a vevő nem nyugtázta a kereteket akkor az adó az összes eddigi (nyugtázatlan) keretet újra elküldi. • Selective repeat ARQ : Ebben az esetben a vevő is időzít és ha nem érkezik meg az adótól időn belül az új keret akkor csak a nem megérkezett keret újraadását kéri. Ha duplex módban vannak akkor a nyugta mindig a következő elküldött üzenet fejlécében van. Ezt hívják piggybacking-nek.

8. Az adatkapcsolati rétegben elhelyezkedő eszközök • HUB • Több porttal rendelkező eszköz mely, ha egyik portján adatokat fogad akkor azt az összes többi portra továbbküldi. • Switch • Több porttal rendelkező eszköz mely, ha egyik portján adatokat fogad akkor azt a megfelelő portra küldi ki. Így az egyes gépek páronként beszélgethetnek a portokon. Saját memóriája van, így tárolni tudja az egyes portján levő gépek címeit. Segítségével csökkenthető a felesleges forgalom és növelhető a hálózat teljesítménye.

9. Hálózati réteg • Legfontosabb feladata a forgalomirányítás, azaz az adatok megfelelő úton való továbbítása. Itt már datagramok szintjén létezik az adat. Másik két fontos feladata az adatfolyam- és elárasztás-vezérlés. Amennyiben az adat több hálózaton is átmegy és ott különböző protokollok vagy szabályok érvényesek akkor az ilyen hálózatok közötti adatforgalomért is a hálózati réteg a felelős.

10. Szállítási réteg • Legfontosabb feladatai : • Szegmentáció : A viszonyrétegtől kapott adatok kisebb részekre tagolása és továbbítása a hálózati rétegnek. • multiplexálás, demultiplexálás : Adatfolyamok (stream) összefésülése és szétválasztása. • megbízhatóság : A szállítási réteg feladata, hogy megbízhatóan továbbítsa az adatokat a két végpont között. Itt már igazi end-to-end kommunikáció valósul meg. • Feladata továbbá, hogy elrejtse a hardver működését a viszonyréteg elől, ezáltal biztosítsa a hardverfüggetlen működést.

11. Viszonyréteg • Ez a réteg teszi lehetővé, hogy a különböző gépek különböző felhasználói viszonyt létesíthessenek egymással. Alapvetően adattovábbítási réteg de ezen felül szolgáltatásokat nyújt. Ilyenek a két gép közötti kapcsolatok menedzselése hozzáférési jogokkal, számlázási lehetőségekkel, illetve a szinkronizáció, mely lehetővé teszi, hogy nagyobb adatrész továbbításakor egy hiba miatt ne kelljen az egész adatot újra adni. Hanem a szinkronizáció pontoknak köszönhetően elég az utolsó még jó pont utáni adatot elküldeni. Ezen kívül biztosítja a hálózaton a több bejelentkezett felhasználó közötti erőforrás-megosztást.

12. Megjelenítési réteg • Olyan általános feladatokért felelős melyet nem bízunk feltétlenül a felhasználóra, mert olyan sűrűn előfordulnak. Legfontosabbak a titkosítás, adattömörítés és az egyes kódtáblák (ASCII, ANSI, EBCDIC) közötti konverzió.

13. Alkalmazási réteg • Olyan virtuális hálózati terminált definiál melynek segítségével az inkompatibilis terminálokon való közös alkalmazás-futtatási is lehetővé válik.

14. Az OSI modell működése • Minden egyes réteg amelyen az adat átmegy kommunikál a másik oldali megfelelő rétegével. Ezt úgy valósítják meg, hogy minden réteg egy fejlécet és egy farkrészt illeszt az adathoz, majd ezt mint adatot adja át a következő rétegnek. A túloldalon ezeket a fej és farkrészeket fokozatosan lefejtik az adatról amint az áthalad egy rétegen. Ezt a módszert hívják adat-beágyazásnak (data encapsulation).

15. Lokális hálózatok (LAN) • A helyi hálózatok vagy LAN-ok a legelterjedtebben használt hálózati formák. Alapvető ismérveik, hogy a geológiai kiterjedésük általában kicsi, az eszközök teljes logikai összekapcsolását teszik lehetővé, általában egyetlen egyén vagy gép menedzseli őket. Karakterisztikájuk szerint jellemzik őket a relatíve nagy adatátviteli arányok, a rövid távolságok és az alacsony hibaarányok.

16. Használatos topológiák

17. Lokális hálózatok (LAN)

18. ATMB-ISDN • ISDN=Integrated Services Digital Network • B-ISDN szolgáltatások

19. Párbeszéd szolgáltatások • Példák: • digitális telefon (intelligens) • képtelefon • Alkalmazás: • magán és üzleti szféra kapcsolattartás • oktatás • távmunka-végzés • szórakoztatóipar • egészségügy • videokonferencia • interaktív videó

20. Üzenetküldő szolgáltatások • Példák: • videó levél • Alkalmazás: • távoktatás • reklám • üzleti alkalmazások

21. Adatlekérdezési szolgáltatások • Példák: • adatbázis-elérés • videotex • kívánság szerinti (on demand) videó • Alkalmazás: • távvásárlás • reklám • távoktatás • egészségügy

22. Műsorszóró szolgáltatások • Példák: • TV műsorszórás • rádió műsorszórás • Alkalmazás: • szórakoztató ipar • távoktatás

23. Alkalmas-e az Internet B-ISDN szolgáltatásokra? • nincs szolgáltatási minőség garancia • nem kapcsolatorientált az IP (számlázás) • problémák vannak a biztonsággal Megoldás: • kis méretű cellák statikus multiplexálásra (megfelelő időátlagban adott kapcsolatot, adott sávszélességet biztosítani) • kapcsolatorientáltság (kapcsolat-felépítés legyen az első és utána a szolgáltatás) • szinkron átvitel • a hagyományos távközlési technológiák átvétele

24. Szállítási protokollok • Az Internetwork: • Az Internetwork egy egymással összekapcsolt, együttműködő hálózatok csoportja. Legfontosabb tulajdonságai, hogy egyetlen hálózati rendszerként működik és ehhez általánosan elfogadott, közös protokollt használ.

25. Szállítási protokollok • Internet Az Internet egy egymással összekapcsolt hálózatok hatalmas halmaza, mindegyikükön TCP/IP protokollok futnak. Először az Arpanet-tel kezdődött melyet a Defence Advanced Research Project Agency (DARPA) fejlesztett ki 1969-ben. Később az NFS megépítette az NFSnet-et amelyet a kormány finanszírozott. Ebből nőtte ki magát az Internet és vált globális hálózattá az egész világon.

26. Szállítási protokollok • UDP (User Datagram Protocol) • Kapcsolatmentes, datagram szolgáltatás • Megbízhatatlan • Multiplexáló

27. Szállítási protokollok • TCP (Transmission Control Protocol) • Kapcsolatorientált adatfolyam szolgáltatás • Két végpont közötti, megbízható • Adatfolyam-vezérléssel ellátott • Multiplexáló • Full duplex kommunikációt tesz lehetővé

28. Szállítási protokollok • IP (Internet Protocol) • route-olható protokoll (világméretben egyértelműen azonosítható) • hardware és OS független • nem az OSI modellen alapszik • 4 rétegből áll • a hálózati réteg nem meghatározott

29. Domain Name System (DNS) • Az IP cím nem túl megjegyezhető ezért a gépeknek legyen inkább neve. (postfile tartalmazza az IP címhez tartozó nevet). A név nem az interfészhez tartozik mint az IP cím hanem a géphez. Így egyazon névhez tartozhat több IP cím is és egy IP címnek lehet több neve is. Név felépítése : root domain - top level domain - domain - sub-domain - gép. Az egyes név-részleteket ponttal választják el és a hierarchia aljáról indulva a teteje felé haladva írják le. Pl. orion.terra.vein.hu.

30. Top level domain-ek (USA) • üzleti élet : .com • oktatás : .edu • hadügy : .mil • kormányzat : .gov • egyéb : .org • nemzetközi szervezetek : .int • hálózati szervezetek : .net • Amerikán kívül az azonosítók kétbetűsek és az országot jelölik. Pl.: .hu, .at, .fr stb.

31. Domain Name System (DNS) • domain : Csak cég kaphat/jegyeztethet be, magánnevet nem lehet bejegyeztetni, nem lehet kétbetűs • elsődleges név-szerver : helyi adatbázissal rendelkezik • másodlagos név-szerver : ha az elsődleges meghibásodik akkor ez veszi át a szerepét, továbbá feladata, hogy a zóna-transzfert megvalósítsa azaz az adatait a felette álló zónának továbbítsa aki ezáltal tudja, hogy ott egy név-szerver üzemel és tőle információkat lehet szerezni.

32. Az RFC • Az RFC (Request For Comments) az Internet Közösség (Internet Community) dokumentum-formája. Tulajdonságai: nem tartalmi, hanem formai követelményei vannak, különböző megvitatási státuszokkal rendelkezik, ha jónak találja a közösség akkor bevezetik mint szabványt, sorszámozott, soha nem törölnek egyet sem, legfeljebb érvényét veszti, de szám alapján visszakereshető, tudni lehet, hogy melyik új RFC melyik régit bírája felül és, hogy melyik RFC-t melyik úr RFC bírált felül.

33. Az RFC-k állapotai (egyszerre csak egyfajta lehet egy RFC): • Standard : bevezetett mint szabvány • Draft Standard : szabvány előtti utolsó állapot • Proposed Standard : javasolt szabványra • Experimental : kísérleti állapot • Informational : csak informálási céllal készült • Historic : elavult

34. Az RFC-k státuszai (egyszerre csak egyfajta lehet egy RFC): • Required : kötelező • Recommended : használata javasolt • Elective : még nem eldöntött, lehet rá szavazni • limited use : korlátozott a használata (pl. cégspecifikus) • not recommended : használata nem javasolt (rossz ötlet volt)

35. Fragmentáció (tördelés): • A datagram széttördelése kisebb egységekre a könnyebb szállíthatóság kedvéért. Nincs sorszámozás, a fejlécet mindegyik darab megkapja, egy darab mérete 8 byte egész számú többszöröse lehet. Az első darab érkezésekor elindít a célállomás egy időzítőt. Ha bizonyos idő alatt nem érkezik meg az összes darab akkor eldobja az addig érkezetteket és az esetleg később érkezőket is.

36. AZ IP - Kapcsolatmentes Datagram szállítás • Az IP megbízhatatlan mert nincs nyugta a beérkezett adatokról, összeköttetés-mentes mert nincs kapcsolatfelvétel a gépek között. • A datagramok elveszhetnek, • Duplikálódhatnak, • Érkezéskor a sorrendjük megváltozhat, • Vagy sérülten érkezhetnek, • Hibadetektálás és probléma jelentés • Ellenőrző összeg, mely detektálja a továbbítási hibákat a header-ben. • Problémajelentés a szállítási problémákról. • A felsőbb rétegek gondoskodnak az elveszett, duplázódott, vagy rossz sorrendű csomagokról.

37. Az ICMP • A 792-es RFC-ben írták le az ICMP-t (Internet Control Message Protocol) amely az IP headerben utazva diagnosztikai- és hibaüzeneteket szállíthat. Nem csak hibákat vagy problémákat szállít hanem egyéb, a hálózat általános állapotával kapcsolatos üzeneteket is. ICMP üzenetet generálhat az IP, a TCP, UDP vagy akár a felhasználó is az üzenet típusától függően.

38. IP routing - fogalmak • Autonóm rendszer (autonomous systems) egy adminisztratív rendszer alá tartozik, kifelé többnyire egységes. • Router: A routerek döntenek az irányításról. Ismerik a belső rendszert, tudniuk kell, hogy az autonóm rendszer határán lévő routerek közül egy másik rendszer melyiken keresztül érhető el.

39. IP routing - fogalmak • AS routing • Belső routing protokollok (Interior routing protocols) • Ide tartozik a RIP, OSPF. • Külső routing protokollok (Exterior routing protocols) • Ide tartozik a BGP.

40. Routing módszerk (routing methods) • Vector Distance Protocol • A routerek csak azt tudják, hogy az adott célhálózat tőlük milyen irányban van. Nem rendelkeznek teljes topológiai információval. • Link State Protocols • A routerek teljes topológiai információval rendelkeznek, tudnak az egész hálózatra optimális utat számolni. Sokkal több paramétert vesznek figyelembe és intelligensebben kezelik.

41. Helyi hálózatok és az Internet • Dinamikus IP címek • Subnetting • Supernetting

42. IPv6 • Néhány probléma az IP-vel napjainkban • Internet címek • Címtartomány kezd kimerülni • Lassú az Internet növekedés • IP routing gondok (IP címből nem tudom kinek szól, hol van) • Rendszer menedzsment • Munkaigényes, bonyolult, lassú, hibázhat • Az IP cím nem azonosítja a felhasználót • Biztonság • Nincs biztonsági szolgáltatás • Erőforrásfoglalás, -mérés • Videojel átvitel, videokonferencia • Lefoglaltság ütemezése szükséges • Fizetési kérdés

43. IPv6 • IPv6 jellemzők, amik nincsenek meg az IPv4-nél • Nagyobb címtartomány (cím 32 bit az IPv4-nél, 128 bit az IPv6-nál) • Egyszerűbb IP datagramm • Hatékonyabb útvonal kiszámítás és aggregáció • Dinamikus címkiosztás • Biztonsági szolgáltatások • Több szolgáltatás • Mobil hálózat kiterjesztés • Valódi hálózati címek generálása • Elárasztás elkerülése

44. IPv6 és IPv4 együttélés • Nincs fennakadás • IPv6 és IPv4 routerek + a hostok egymással kommunikálhatnak • Folyamatos fejlesztés lehetséges • IPv6 routereket és hostokat Intranet felépítésben lehet folyamatosan és növekedő sémában lehet beépíteni • Alacsony kezdő-költségek • Fejléc-fordítóra lesz szükség

45. IPv6 és IPv4 együttélés • Végpontok típusai • csak IPv4 (nem érti az IPv6-ot) • IPv6/IPv4 (mindkettőt megérti) • csak IPv6 (nem érti az IPv4-et)

46. Irodalom • A.S. Tanenbaum: Számítógép hálózatok, Novotrade Kiadó Kft. 2000 • Kónya László: Számítógép hálózatok, LSI 2001 • Jedlowszky Pál: Unix lépésről lépésre, 2001 • Szász Gábor – Kun István – Zsigmond Gyula: Kommunikációs rendszerek, LSI 2000

47. Köszönöm a figyelmet