Számítógép architektúrák I. gyakorlat

1. Számítógép architektúrák I.gyakorlat

2. Hálózati tudnivalók • Több egymáshoz kapcsolt számítógépből áll, amelyek között lehetőség van információcserére és erőforrásmegosztásra • Hálózatba kapcsolt gépek hostok • Hálózattípusok: • LAN - helyi hálózat (átviteli sebessége nagy, több megabit/sec) • WAN - nagytávolságú hálózatokat (9600 bit/sec) • Az internet (vagy internetwork) több ilyen egymással összekapcsolt LAN-ból illetve WAN-ból áll

3. Hálózati kommunikáció • A számítógépek közötti kommunikáció szigorú szabályok – protokollok - szerint zajlik • Rétegek – a kommunikációs rendszer egymástól jól elkülöníthető, független részei, melyek szabványos interfésszel kapcsolódnak egymáshoz • ISO OSI (International Standard Organisation, Open System Interconnect )

4. ISO OSI rétegei • Az OSI modell hétréteget határoz meg • az alsó három réteg jellemzően a számítógép hardverével kapcsolatos, • a felsőbb négy réteg megvalósítása szoftver feladat

5. Adatátvitel • Ha egy küldő folyamat a vevő folyamatnak adatokat akar küldeni : • az adatokat az alatta lévő rétegnek átadja, amely az adatok elé un. fejrészt(headert) illeszt • az így kapott egységet továbbadja a következő rétegnek • folyamat egészen addig ismétlődik, amíg az adatok el nem jutnak a fizikai rétegig, ahol aztán valóban továbbítódnak a vevő géphez • vevő oldali gépen, ahogy az üzenet az egyre magasabb rétegekhez kerül, az egyes rétegekben a különböző fejrészek leválasztódnak róla • végül megérkezik az üzenet a vevő folyamathoz

6. TCP/IP • A mai egyik legnagyobb hálózat a DARPA Internet (70,80-as évek) • A DARPA Internetbe kapcsolt gépek egyTCP/IP protokollcsaládsegítségével kommunikálnak egymással • Transmission Control Protocol/ Internet Protocol

7. TCP/IP • a fizikai és az adatkapcsolati szintet egy Ethernet hálózati csatlakozó biztosítja • minden egyes Ethernet csatlakozó-nak van egy egyedi címe (fizikai cím, hardvercím, MAC-rétegbeli cím) • A címet 12 darab hexadecimális számjegy formájában szokták megadni. Az első hat hexadecimális számjegy kiosztását az IEEE felügyeli, ezek a gyártót vagy az eladót azonosítják. • Az egyes Ethernet csatlakozó csak azokat az csomagokat veszi le a kábelről, amelynek ő a címzettje (vagy az üzenet egy ún. broadcast üzenet volt, amit mindenkinek meg kell kapnia) • egy host akár több Ethernet csatlakozóval is rendelkezhet, amelyek más-más LAN-okon vannak • ekkor ez a host képes lesz routing-feladatokat ellátni

8. IP - Internet Protocol • TCP/IP hálózati szintű protokollja • ez végzi az csomagoknak a forráshosttól célhostig irányítását • Feladat: • Hálózat képes legyen meghatározott mennyiségű bájtot egyszerre átvinni – csomag • Képes legyen egy eszköz fizikai címét leképezni logikai - IP - címre • Az IP állapotmentes protokoll, nem garantálja a csomagok megérkezését, sem a sorrendet

9. TCP – Transmission Control Protocol • Gondoskodik a csomagok sorrendbe állításáról és • Az esetlegesen elvesző csomagok újraküldéséről • A TCP egy garantált csatornát biztosít

10. IP cím • Minden egyes Ethernet csatlakozónak van egy ún. Internet címe (IP-címe) • 4 db egymástól ponttal elválasztott 1 byteos szám decimálisan megadva • Ez a cím teljesen független az Ethernet címektől • A hálózatokat is azonosítják IP címmel • Egy IP szegmenst a network címe azonosít • Host IP címe áll: network cím + host cím • A netmask adja meg, hogy a 4 byteból mennyi jelöli a hálózatot és mennyi a hostot • A címnek azon bitjei, amiken a netmask bitjei 1-et tartalmaznak, a network címet határozzák meg,a maradék a hostot jelöli

11. IP cím példa IP cím: 192.168.2.1 NM: 255.255.255.0 • 192.168.2.0 a hálózati cím • a 192.168.2.1-nek az utolsó byte-ja a host cím :1 • ebben az IP szegmensben 256 különböző cím szerepelhet • 192.168.2.0 - 192.168.2.255-ig • Ebből két címet fenntart magának a protokoll: • a 192.168.2.0 ez a network cím, • a 192.168.2.255 ez pedig a broadcast cím

12. Network cím • az alhálózat azonosítására szolgál • az alhálózatban lévő host címek helyén a nulla szerepel • pl.: 192.168.2.0

13. Broadcast cím • ezzel címezhető az összes helyi gép • mindig az adott hálózaton megcímezhető legnagyobb cím • körüzenetet küldhetünk ide, melyet az összes állomás venni fog • pl.: 192.168.2.255

14. Címosztályok • A osztályú cím • az 1.0.0.0 - 126.255.255.255 címeket foglalja magába és netmaszkja 255.0.0.0 • tehát egy IP szegmensben 2^24 (=16 millió) hostot képes megcímezni. • B osztályú címek • 128.0.0.0 - 191.255.255.255 terjednek, és netmaskjuk 255.255.0.0 (2^16 = 65536 host). • C osztályú címek • 192.0.0.0 - 223.255.255.255 címtartományban vannak, és netmaskjuk 255.255.255.0. • A fennmaradó címtartomány foglalt későbbi fejlesztésekre

15. DNS Domain Name System/Server • A host-ok IP címekkel címzik egymást • Ezen nevek nehezen megjegyezhetőek • Ezért a host-okat általában "közönséges" nevekkel illetik • Az alkalmazás feladata, hogy megtalálja az ehhez a névhez tartozó IP címet • Ezt a folyamatot (host)névfeloldásnak nevezzük • Szerverek, melyeken nyilvántartják az egyes IP címhez tartozó számítógép neveket, biztosítják az oda-vissza konverziót

16. DNS domainek • A DNS a hostneveket domain-nek hierarchiájába szervezi • Egy domain olyan helyek gyűjteménye, amelyek valamilyen értelemben kapcsolatban vannak • Pl.: a magyar gépek nagy része a .hu domainbe vannak gyűjtve pl.: Szolgáltatás név. intézmény/szolgáltató neve .ország/intézmény azonosító www. pte. hu

17. DNS névtér • A körzetnevekben a kisbetűs és nagybetűs írásmód között nincs különbség. • A névkomponensek maximális hossza 63 karakter. A teljes útvonalnév rövidebb vagy egyenlő 255 karakterrel. Minden körzet maga ellenőrzi az alatta lévő körzeteket, így elkerülhető egy végtelen méretű központi nyilvántartás létrehozása. Egy új körzet létrehozását az a körzet engedélyezheti, ahova tartozni fog. • Az elnevezések a szervezeti hierarchiához igazodnak, nem követik a hálózat fizikai felépítését.

18. A lekérdezés alapvető típusai • A rekurzív lekérdezéses módszernél a szerver ha nem rendelkezik megfelelő információval a célról, továbbadja egy másik szervernek, amíg eléri a hiteles bejegyzést. A "hu" ismeri a bme.hu címét, és ez a szerver hitelesen tárolja a peter.bme.hu címét, • Az iteratív lekérdezésnél ha a lokális keresés sikertelen, akkor annak a szervernek a címét kapjuk vissza, ahol a legközelebb próbálkozhatunk. Ennél a módszernél az andi.pte.hu elsőnek a "hu" szerver címét kapja vissza. A hu szervertől megkapja a bme.hu címét, ami rendelkezik a peter.bme.hu hiteles bejegyzésével.

19. Névfeloldás Pl.: www.ttk.pte.hu • Kérés a root felé, hogy adja vissza a .hu nevekért felelős szerver címét • .hu neveket feloldó szervertől kérik a .pte.hu nevekért felelős szerver nevét • .pte.hu feloldásáért felelős szerve visszaadja a ttk.pte.hu címért felelős name server címét • Az utolsó name server elvégzi a név feloldását

20. Névfeloldás a DNS-sel •     Valójában a DNS egy óriási osztott adatbázis. Kezelését nameserverek végzik, amelyek adott domain-re, vagy domainhalmazra vonatkozó információkat biztosítanak. Mindegyik zónához legalább kettõ, de legfeljebb csak néhány nameserver van, amelyek az összes jogosultsági információt a hoston tartják az adott zónában. A www.bme.hu IP címének megszerzéséhez csupán kapcsolatba kell lépnünk a bme.hu zóna nameserver-ével, amely ezután visszaadja a kívánt adatokat, de honnan lehet megtudni kikezeli a bme.hu zónát? Ebben lehet segítségünkre a DNS. Amikor az alkalmazásunk (amely pl. pc114c1.mfk.hu host-on fut és) információt akar szerezni a www.bme.hu-tól, akkor kapcsolatba lép a helyi nameserverrel (193.225.236.10-el), küld neki egy www.bme.hu-s névfeloldási kérést. A nameserver elõször a saját memória cache-ben keresi a választ, ha ott megtalálja, akkor külsõ lekérdezés nélkül válaszol a kliensnek.

21. Névfeloldás a DNS-sel • Amennyiben nem tatálható a nameserver cache-ben, akkor egy lekérdezést küld egy root-nameservernek (ezek listája a nameserver egyik konfigurációs állományában találhatók) A lekérdezés arra vonatkozik, hogy ki a felelõs a hu domain-ért. A root-nameserver válaszában legalább 2 nameserver neve-IP címe érkezik vissza. Ebbõl az egyikre elküld a helyi nameserver egy következõ lekérdezést, amelyben a bme.hu domain-ért felelõs nameserverekre vonatkozik a kérés. A visszaérkezõ válaszban már a bme.hu tartományt kezelõ nameserver lista lesz. A lista valamelyik nameserverétõl már lekérdezhetõ a www.bme.hu IP címe. A választ a helyi nameserver egyrészt tárolja a saját memória cache-ben, és küldi a választ a kliens számára is. A nameserver memória cache-ben csak egy bizonyos ideig tartja frissnek a név - IP cím párost (pár nap), amennyiben ez az idõ lejár, úgy törli azt a cache-bõl.

22. Címkiosztás • Statikus IP kiosztás • Dinamikus IP kiosztás • DHCP : Dynamic Host Configuration Protocol • Szg-ek beállítására szolgáló protokol • Kliensek legfontosabb hálózati beállításainak vezérlésére szolgál a szerver segítségével • TCP/IP hálózatokon a csomópontok hálózati önkonfigurációját lehetővé tevő protokoll

23. Mit szolgáltat a DHCP szerver? • IP címet subnet maszkkal, • alapértelmezett átjárót, • DNS szerver IP címeket, • egyéb használatos hálózati azonosítókat.

24. DHCP működése • A DHCP-forgalom a 67-es és a 68-as UDP portokon zajlik, a kliensek a 67-es portra küldik az üzeneteiket, a szerver pedig a 68-as portra kézbesíti a válaszokat, amelyek szórt üzenetek, vagyis a hálózat minden állomása megkapja őket. A konfiguráció lekérdezését a kliens kezdeményezi egy DHCPDISCOVER (DHCP-felfedezés) üzenettel. Mivel a kliens ekkor még nem rendelkezik hálózati rétegbeli címmel, a DHCP üzenetekben van egy xid nevű mező, ez szolgál a gépek megkülönböztetésére a DHCP-kommunikáció alatt.

25. DHCP működése • A szerver a feltérképezésre használt DHCPDISCOVER üzenetre a DHCPOFFER (DHCP-ajánlat) üzenettel válaszol, megintcsak üzenetszórással. A kliens csak a saját xid-jével ellátott DHCPOFFER választ dolgozza fel. Az ajánlat nem más, mint a szerver által felkínált IP-cím, amit az ajánlattétel után a kliens még nem használhat azonnal, előtte el kell kérnie. A folyamat következő lépcsője tehát a DHCPREQUEST (DHCP-kérés), amelyben a felajánlott címet a kliens elkéri a szervertől, erre a nagyvonalú szerver megküldi a DHCPACK-et (DHCP-nyugta), ami minden fontos információt tartalmaz ahhoz, hogy a kliens a kézhezvétel után teljes értékű IP-állomásként működhessen. A DHCPACK kézhezvétele után a kliens kötött állapotba (BOUND) kerül, ez a bérleti idő lejártáig érvényben is marad. A folyamat annyira gyors, és olyan kis sávszélességet igényel, hogy az még a ma már elavultnak számító 10 Mb/s-os hálózatokban is szinte észrevehetetlen.

26. DHCP csomagok a hálózaton • Mivel a munkaállomásnak még nincs IP címe, ezért szórással próbál tájékozódni a hálózaton van-e DHCP szerver. 0.0.0.0 IP cím a gép forráscíme, és 255.255.255.255 a cél IP cím.Az IP csomagban UDP van beágyazva, hiszen kevés adatot kell küldeni illetve visszaküldeni a rendszernek. A port címek speciálisak és érdekes, hogy a forrásport sem az 1024 feletti tartományból kerül ki, hanem a nyilvános portcímek közül való 68. A kiszolgáló célportja a 67-es.Az UDP a betöltő protokollt szállítja. Ebben kezdetben szinte az egyetlen értékes információ a munkaállomás neve mellett annak MAC címe. Ami nem meglepő, hiszen a munkaállomás semmi mást nem ismer.

27. DHCP lépései: • DHCP szerver felderítése (Discover) • A szerver ,ha hatókörébe esik a kérés, megnézi, hogy az a cím, amit ki szeretne osztani, nem foglalt-e már - ARP kérések • Ha nem foglalt, megteszi ajánlatát. (Offer) • A kliens, még mindíg IP cím nékül, szórással - hiszen több ajánlatot is kaphat (Több DHCP kiszolgáló is lehet.)elfogadja, pontosabban elkéri azt. (Request) • A DHCP szerver nyugtázza a kérést. (ACK)

28. Közeghez való hozzáférés • Ha valamelyik gép adni szeretne, akkor megvizsgálja, hogy szabad-e a kábel • Ha igen, akkor használni kezdi • Előfordulhat, hogy többen egyszerre kezdik használni a kábelt, ilyenkor ütközésnek lépnek fel • Ezt az interface-ek (hálózati kártyák) felismerik • Beszüntetik a forgalmazást • Véletlen ideig várnak • Újra próbálkoznak

29. Hálózati kommunikáció • Ha egy számítógép a saját alhálózatban lévő géppel akar kommunikálni akkor elküldi neki címezve a csomagot. • Ha egy számítógép egy másik alhálózatban lévő géppel akar kommunikálni, akkor nem közvetlenül a címzettel kezdeményez kapcsolatot, hanem az alapértelmezett átjáróval. • Elküldi az adat csomagot, azzal az utasítással, hogy juttassa el az XY IP címre • Ha a címzett egyik a routerhez kapcsolódó szegmenshez sem tartozik, akkor a router is egy másik routerrel veszi fel a kapcsolatot, és annak küldi tovább a csomagot

30. Kommunikáció a hálózaton • Az Internet lokális hálózatokból épül fel, amelyeket routerek kapcsolnak össze 1. Lokális hálózaton: • Koax/optikai kábellel vagy hub-okkal, vagy switch-ekkel összekapcsolt koaxra vagy UTP kábelre kapcsolódó számítógépek • Szegmens / alhálózat 2. Globális hálózat • A router (gateway, útválasztó) egy kitüntetett számítógép a szegmensen, amely egyszerre több lokális hálózathoz is kapcsolódik

31. Hálózati topológiák • Busz, csillag, gyűrű

32. Operációs rendszerek Windows NT- vázlat -

33. Kezdetek • Microsoft Windows – 1987 • 1991 – Windows 3.0 • 1993 – Windows 3.11 • 1995 – Windows 95 • stb… 1989 – Windows NT fejlesztése teljesen új alapokon New Technology

34. Fejlődés

35. Windows NT • Önálló operációs rendszer • Futtatásához nincs szükség DOS-ra de biztosít egy szimulált DOS felületet • Két változata: • NT Server – hálózati kiszolgálók számára • NT Workstation – munkaállomások számára • Megnövekedett hardverigény: • Min. 486 processzor, 12 MB RAM (16MB, 32MB) • Több platformon is futtatható: • Intel PC, MAC, OS2

36. Jellemzők • 32 bites operációs rendszer • Alkalmas • 4GB memória • 408 TB háttértár kezelésére • Egy alkalmazás mérete a memóriában 2 GB lehet • Belső felépítés szempontjából: • Többfelhasználós • Többfeladatos • Mikrokernelre épülő • Többprocesszoros architektúra támogatása

37. További jellemzők • A programok csak az op.rsz.-en keresztül, felügyelt módon férhetnek a szg. erőforrásaihoz • Alkalmazások időosztásos (preemtív) módban futnak • Támogatja a többszálú végrehajtást (multitasking)

38. További jellemzők • Bővíthetőség – fejleszthető a kompatibilitás megőrzésével • Moduláris struktúra – egyes erőforrásokat objektumként kezeli • Meghajtó program és távoli eljáráshívás (RPC) alkalmazása – szolgáltatás elérése az egész hálózaton • Kernel technológia – végrehajtó és részrendszerek szétválasztása (végrehajtó a kernel, op.rsz. kernel módban, a részrsz. felhasználói módban fut)

39. Fő szempontok • Hordozhatóság • Kernel nagy része C nyelven íródott • Jól elkülöníthető a közvetlen HW vezérlést végző elemek (Assembly) • Megbízhatóság • A rsz. maradjon stabil az egyes HW meghibásodások esetén is • Új hibatűrő fájlrendszer - NTFS • Kompatibilitás • POSIX (Portable Operating System Interface) • Teljesítmény • Belső eljárás hívás mechanizmus

40. Biztonsági rendszer • Bejelentkezési procedúra – az NT minden művelet során ellenőrzi a jogosultságokat • Minden processz csak akkor indulhat el, ha van hozzá rendelve felhasználó • Az adott processzhez rendelt felhasználó jogosultságai döntik el, hogy az adott processz milyen objektumon hajthat végre műveleteket

41. Felhasználói bejelentkezés • NT felhasználó – user account • SID (security ID) biztonsági azonosító – felhasználó definiálásakor jön létre • Bejelentkező képernyő – védi az NT ctr+alt+del account + password • Bejelentkezési procedúra a mezőkitöltések után

42. Bejelentkezési procedúra • Local Security Authority (LSA) rendszerkomponens • A biztonsági alrendszer központi eleme • Megkapja a felhasználó nevét és jelszavát • Továbbküldi a Security Account Managernek (SAM) • A felhasználói adatbázissal kapcsolatos műveleteket végzi • Megvizsgálja a user, szerepel-e az adatbázisban • Ha igen, akkor az LSA létrehoz egy access tokent , ha nem megszakad • A processz lezárul – a felhasználó access tokenje hozzárendelődik valamennyi általa elindított processzehez

43. Objektumok • NT valamennyi erőforrása objektumként jelenik meg az op.rsz.-ben (pl. könyvtárak, nyomtatók, fájlok, eszközök, stb.) • Minden objektum rendelkezik • Típus – milyen fajta objektum (fájl, nyomtató, …) • Attribútum – adatok, amiket tartalmaz • Funkció – milyen műveleteket lehet rajta végrehajtani (open, close, …) • ACL – Access Control List – Hozzáférés Szabályozás Lista – egyes felhasználó milyen műveleteket hajthat rajta végre

44. Jogosultságok • Kétféleképpen rendelhető jogosultság az NT objektumaihoz: • Közvetlen hozzáférés a biztonsági rendszeren keresztül – security • Hálózati megosztás által – share • NT saját fájlrendszere NTFS – minden objektumnak külön állapítható meg jogosultság

45. Jogok Windows 2000 előtti rendszereken (NT) • R – read – olvasás • W – write – írás • X – execute – végrehajtás • D – delete – törlés • P – change permission – jog cseréje • O – take ownership – tulajdonos váltás

46. Jogok Windows 2000-től

47. Deny • Windows 2000 op. rsz-en és későbbi rendszereken a előbbi jogosultságokat megtilthatjuk. Ez lesz az erősebb amennyiben valahonnan kap jogot a felhasználó és „kap” deny-t.

48. Jogosultságok tárolása a filerendszerben. • Az NTFS-nek három verziója létezik: • * v1.2 – NT 3.51, NT 4 • * v3.0 – Windows 2000 • * v3.1 – Windows XP, Windows Server 2003, Windows Vista • kvóta, sparse fájl-támogatás, titkosítás (Encrypting File System, EFS). A megvalósítás részletei nem nyilvánosak, így külső gyártóknak nagyon nehéz NTFS-t kezelő eszközöket előállítani.

49. Jogosultság rendszer • Fájloknak mindig van tulajdonosa, aki módosíthatja • Alapértelmezett tulajdonos a létrehozó (+ a rendszergazda) • Másoláskor – azon könyvtár jogait veszi át a fájl, ahova másolják • Mozgatáskor – megőrzi eredeti jogosultságait

50. Jogosultság öröklése • A filerendszerbeli létrehozási ponttól függ, annak a szülőkönyvtárnak a jogosultságát kapja meg, ahol létrejött. A „gyökérben” létrejövő fileoknak a gyökér a szülője. • Természetesen nem kötelező megmaradni az örökölt jogoknál bármelyik alkönyvtár – vagy akár csak egy file – jogosultságrendszerét szabadon lecserélhetjük. (ha van jogunk rá.)