Hálózati médiakommunikáció

SZÁMÍTÓGÉPES HÁLÓZATOK

Számítógép-hálózatok

Autonóm számítógépek összekapcsolt rendszerét nevezzük számítógépes hálózatnak amit helyi, vagy távoli kommunikáció céljából, és az információcsere biztosítására hoznak létre.

A hálózatok előnyei

    Erőforrás-megosztás (egy szerver több terminál) Költségmegtakarítás Párhuzamos adathozzáférés (adatbázisok, adatbankok) Gyors és olcsó kommunikáció (Skype, Messenger)

A hálózatok hátrányai

  Biztonsági igény (adatvédelem, levélszemét, Spam, Hoax) Bonyolult szoftverek

Hálózatok osztályozása

      Kiterjedés, méret szerint Sebesség szerint Topológia szerint (elrendezés szerint) Átviteli közeg szerint Hierarchia szerint Kapcsolási mód szerint

Hálózatok osztályozása a kiterjedés szerint



LAN

Helyi hálózatok (Local Area Network) 

MAN

Városi hálózatok (Metropolitan Area Network) 

WAN

Nagykiterjedésű hálózatok (Wide Area Network)

 

Vezetékes

Sodrott érpár Koaxiális kábel   Telefonvonalas Üvegszálas, optikai kábel (FDDI)

Átviteli közeg szerinti osztályozás

Vezeték nélküli

 Infravörös fény  Lézeres  Rádióhullámú  Mikrohullámú

Hálózatok osztályozása a hierarchia szerint



Kliens/szerver típusú

(kitüntetett gép a szerver, ami kiszolgálja a többit, a vele kapcsolatban álló számítógépeket munkaállomásoknak, termináloknak hívjuk) 

Peer - to peer típusú

(egyenrangú gépek kapcsolata)

A kapcsolódási mód szerinti osztályozás

 Csomagkapcsolt hálózat  Nincs fizikai kapcsolat két gép között, de mindkettő kapcsolatban van a hálózattal  Datagram: fejléce (header) tartalmazza mind a feladó, mind a címzett adatait. A fejléc alatti keret (frame) pedig magát az információt.

Csomagkapcsolt hálózat

Üzenet Csomag 1.

Csomag 2.

Csomag 3.

Csomag n.

Csomag Feladó címe Célgép címe Csomag száma Adatok

Csomagkapcsolt hálózat

   A hostok több csatornával vannak összekapcsolva Minden gépnek egyedi címe van Az üzenetek csomagokra bontva haladnak céljuk felé  Az egyes csomagoknak nem kell ugyan azon az úton haladniuk

A számítógépes-hálózat elemei

    Számítógépek (szerverek, munkaállomások) Átviteli közegek (csatornák) Vezérlő elektronikák (pl. hálózati kártyák, stb.) Működtető hálózati operációs rendszer

Az internet története

Az Internet fogalma

 Az Internet egy világméretű számítógép-hálózat, amely különböző rendszerű számítógép hálózatok milliói között egy egységes „hálózati társalgási nyelv” - az Internet Protokoll (IP) segítségével kommunikációt tesz lehetővé.

Az internet fogalma

   Hálózatok közössége, hálózatok hálózata Hatalmas rendszer, mely számítógép hálózatokat fog össze TCP/IP adatátviteli protokoll szerint működik

Az internet egy ábrázolása

Az Internet története

   1957 – Szovjetunió fellőtte az első műholdat, a első Szputnyikot A Pentagon erre elkezdte keresni a megoldást egy esetlegesen bekövetkezhető nukleáris háború következményeinek elkerülése érdekében 1957 – ARPA (Advanced Research Project Agency)

Fejlett Kutatási Projektek Ügynöksége

Az internet története

  Története az USA-ban kezdődött az 1960-as években Eredetileg megfogalmazott cél: egy olyan hálózat létrehozása, amelynek a csomópontjai egy esetleges atomtámadás esetén is fenn tudják tartani egymással a kapcsolatot  Amerika minden körülmények között szervezett maradjon

Problémák az addig használt vonalkapcsolt hálózatokkal

 Védhetetlenek voltak egy atomtámadással szemben, hiszen egy felügyeleti központ tartozott hozzájuk Nem voltak elég megbízhatóak

 Decentralizáció   Nincs egyetlen kitüntetett központ A csomópontok egyenrangúak

Megoldás

A hálózatokkal szemben kialakult legfontosabb elvárások ~ 1960-as évek ~

     A hálózatok (telefon)központoktól mentesek legyenek A továbbított üzenetek csomagokra tagolva haladjanak A csomagok eltérő útvonalon juthassanak el a címzetthez A hostok (gazdagépek) több csatornát használhassanak a kommunikációhoz Ne a hálózatok végezzék el az adatok kódolását

Az ARPANET

   1962 – Az ARPANET-hez vezető kutatási program kezdete (DARPA) 1966 – Első tervek megjelenése 1969 – ARPANET

(Advanced Research Project Agency Network)

 Első kísérleti, csomagkapcsolt hálózat  Teszthálózat, kutatói hálózat  Kezdetben négy csomópont

Az internet története

  1970 – Nagyobb egyetemek csatlakozása 1971 – Első e-mail üzenet Ray Tomlinson  1972 – @ jel az e-mailban

A „kukac jele” Ray Tomlinson

Az internet története

   1973 – Első külföldi összeköttetések az ARPANET-tel 1974 – Telenet Vint Cerf és Bob Kahn pedig kidolgozták a TCP protokoll alapjait

Az internet története

    1983 – Egyre több polgári felhasználó Az ARPANET átállítása TCP/IP protokollra MILNET néven a katonai célú hálózat kivált 1984 – Domain nevek bevezetése (Domain Name System vagy Domain Name Server = DNS)

Az internet története

    1989-90 – Internet lesz a hálózat neve 1990 – ARPANET megszünteti működését Kialakul az intranet és az extranet 1992 – www (World Wide Web) bemutatása Tim Barners-Lee

Tim Barners-Lee

Az internet története

   1992 – Kép és hangfájlok továbbítása a www-n Már 1.136.000 host-gép 1994 – Első online boltok és áruházak, első online rádió és online elérhető bank

Az internet története

    1996 – Első interneten bonyolított nemzetközi vásár és első internetes telefonszolgáltatás 1998 – Internet2 csoport 2000 – A világháló egyre olcsóbbá és elérhetőbbé válik 2002 – ISDN, ADSL térhódítása

Hálózati architektúrák

 ISO OSI  TCP/IP

Rétegek

Annak érdekében, hogy csökkentsék a hálózatok bonyolultságát, a legtöbb hálózatot rétegekbe szervezik. Minden réteg az alatta lévőre épül. A rétegek száma, neve, tartalma minden hálózatban más és más.

A rétegek célja:

a felettük lévő rétegek számára szolgálatokat nyújtson úgy, hogy annak gyakorlati megvalósítását (implementálását) azok elől elrejtse. Hálózati kommunikáció

Hálózati kommunikáció

Protokoll

 

O

lyan megállapodás , amely az egymással kommunikáló felek közötti párbeszéd szabályait rögzíti.

A hálózat azonos szinten lévő rétegei közti kommunikációs szabályrendszer Hálózati kommunikáció

Vinton Cert

Fogalmak

 

Interface:

az egymással szomszédos rétegek között található, azt definiálja, hogy az alacsonyabban lévő réteg milyen elemi műveleteket és szolgáltatásokat nyújt a magasabban lévő réteg számára.

Hálózati architectúra:

halmaza.

A rétegek és protokollok Hálózati kommunikáció

A réteg felosztás elvei

     A rétegek különböző absztrakciós szinteket képviseljenek Minden réteg jól definiált feladatot hajtson végre A rétegek feladatainak definiálásakor a nemzetközileg szabványosított protokollokat vegyék figyelembe A rétegek határait úgy kell meghatározni, hogy a rétegek közötti információs csere minimális legyen.

A rétegek száma legyen elég nagy (eltérő feladatok különböző rétegekbe kerüljenek) és legyen elég kicsi (az architectúra legyen kezelhető) Hálózati kommunikáció

OSI hivatkozási modell

   Nemzetközi Szabványügyi Hivatal (ISO, International Standard Organization) ajánlásán alapul Az első lépés a szabványosítás terén Nyílt rendszerek összekapcsolásán alapul (Open System Interconnection) Hálózati kommunikáció

       Fizikai Adatkapcsolati Hálózati Szállítási Viszony Megjelenési Alkalmazási Hálózati kommunikáció

Rétegek

Fizikai réteg

 Fizikai csatorna definiálása, itt történik a tényleges adatátvitel  Átviteli közeg  Mágneses adathordozó  Csavart érpár  Koaxiális kábel (alapsávi, szélessávú)  Optikai kábel Hálózati kommunikáció

  

REPEATER

Jelismétlő Az ismétlő a jelek újragenerálására használt hálózati készülék. Az ismétlő újragenerálja az átvitel közbeni csillapítás miatt eltorzult analóg v. digitális jeleket. Az ismétlő nem végez intelligens forgalomirányítást.

A repeaterek a tulajdonképpeni fizikai jellel dolgoznak, anélkül hogy bármi módon megpróbálnák értelmezni az átvitelre kerülő adatokat. Ez az OSI modell 1. szintjének, a fizikai rétegnek felel meg.

Hálózati kommunikáció

Adatkapcsolati réteg

 A réteg alapvető feladata a hibamentes átvitel biztosítása a szomszéd gépek között, vagyis a hibás, zavart, tetszőlegesen kezdetleges átviteli vonalat hibamentessé transzformálja az összeköttetés fennállása alatt. Az adatokat adatkeretekké (data frame) tördeli, továbbítja, a nyugtát fogadja, hibajavítást és forgalomszabályozást végez. Két pont között a kommunikációs áramkörök hibáznak, véges az adatátviteli sebességük és késleltetést is okoznak.

Hálózati kommunikáció

Hálózati kommunikáció

Csomag -POCKET

Hálózati réteg

   Elsődleges feladata az adatkapcsolati réteg által elkészített keretek forrás- és célállomás közti útvonalának meghatározása, azaz a forgalomirányítás.

Ennek a rétegnek a feladata a hálózat két tetszőleges számítógépe közötti kommunikációs kapcsolat biztosítása.

E réteg feladata a hálózatba kapcsolt számítógépek egyedi azonosítójának (ún. címének) a biztosítása, valamint a hálózati csomagok útvonalának a kijelölése két tetszőleges számítógép között (például a hálózati topológia ismerete, vagy más információk alapján).

Hálózati kommunikáció

   A hálózati híd az OSI modell második, tehát az Adatkapcsolati rétegében operál

BRIDGE

Helyi hálózatok összeköttetését szolgáló eszköz Ez azt jelenti, hogy a híd a hardveres MAC-cím alapján irányítja a kereteket, a router pedig a szoftveresen hozzárendelt IP-címek alapján. Ennek egyik következménye, hogy a hidak nem tudnak különbséget tenni alhálózatok között, a routerek viszont igen.

Hálózati kommunikáció

ROUTER

   Útvonalválasztó Egy útválasztást végző eszköz, amelynek a feladata a különböző – például egy otthoni vagy irodai hálózat és az internet, vagy egyes országok közötti hálózatok, vagy vállalaton belüli hálózatok – összekapcsolása, azok közötti adatforgalom irányítása.

Számítógép-hálózatok tervezésekor dönthetünk úgy is, hogy az egyes szegmenseket hidakkal kapcsoljuk össze, s ezáltal egy nagy hálózatot hozunk létre, viszont a szegmenseket routerekkel is összeköthetjük, s így azok külön-külön alhálózatok lesznek. Ha egy gépet át kell helyezni egyik szegmensből a másikba, akkor a routeres megoldás esetén új IP címet kell hozzárendelni, viszont a hidas megoldásnál nem kell semmit újrakonfigurálni.

Hálózati kommunikáció



Szállítási réteg

A szállítási réteg az OSI modell legbonyolultabb rétege. Fő célja, hogy megbízható, gazdaságos szolgálatot nyújtson a felette lévő rétegeknek.

    A szállítási réteg transzparens a felső rétegek számára.

A szállítási réteg tipikus feladatai: forgalom szabályozás virtuális áramkörök felügyelete  hibajavítás  csomagképzés és csomagok visszaállítása a felsőbb rétegek számára.

Hálózati kommunikáció

GATEWAY

 Átjáró, kilépő.

Két eltérő távközlőhálózat illesztésére használt hardver- vagy szoftver átformálása, stb.

levelezés között, stb.

megoldás.

A kölcsönös forgalom lebonyolítására feladata lehet adatkódok és forgalmi protokollok Átjáró szükséges pl. az FTP és elektronikus Tágabb értelemben átjárók a nagyobb Web területek portál belépő oldalai is.

Hálózati kommunikáció

Viszony réteg

    Feladata: a felhasználók között a viszony létesítését lehetővé tegye Párbeszéd irányítása Vezérjel-kezelés: ugyanazt a műveletet a két oldal ne hajthassa végre egyszerre Szinkronizálás: kapcsolat megszakadás kezelése Hálózati kommunikáció

Megjelenítési réteg

 Feladata: a különböző szintaktika és szemantika egyeztetése a továbbítandó információknál  Szabványos kódolás  Absztrakt adatsruktúra kezelése (a belső ábrázolás és a hálózati szabvány által előirt ábrázolás megfeleltetése) Hálózati kommunikáció

Alkalmazási réteg

 Két fő feladata:  Virtuális hálózati terminál kezelése (a nem kompatibilis terminálok munkájának összehangolása)  File átvitel (a file átvitel inkompatibilitásának megoldása) • • • Elektronikus levelezés Távoli gépre bejelentkezés Könyvtárakban való keresés Hálózati kommunikáció

ARPA Net

  E modell a számítógép-hálózatok ősének tekintett ARPANET, leszármazottja, a világméretű internet hivatkozási modellje.

Cél: amíg a forrás és a célállomás létezik, a kapcsolat is létezik Hálózati kommunikáció

 1974 – Vinton Cerf és Bob Kahn

TCP/IP

Hálózati kommunikáció

       Fizikai Adatkapcsolati Hálózati Szállítási Viszony Megjelenési Alkalmazási ISO OSI

Rétegek

TCP/IP  Hoszt és hálózat közötti   Internet Szállítási  Alkalmazási Hálózati kommunikáció

Host-to-network

 Az internetréteg alatt egy nagy űr tátong. A TCP/IP hivatkozási modell ugyanis nem mondja meg, hogy mi legyen itt, csak annyi megkötést tesz, hogy a hosztnak egy olyan hálózathoz kell csatlakozni, amely az IP csomagok továbbítására alkalmas protokollal rendelkezik. Ez a protokoll hosztonként, illetve hálózatonként más és más lehet.

Hálózati kommunikáció

Internet réteg

  Csomagkapcsolt hálózat Ennek a rétegnek az a feladata, hogy egy hoszt bármilyen hálózatba csomagokat tudjon küldeni, illetve a csomagokat a célállomástól függetlenül (lehetőleg egy másik hálózatba) képes legyen továbbítani. Az sem gond, ha a csomagok nem az elküldés sorrendjében érkeznek meg, ugyanis, ha erre szükség van, akkor a magasabb rétegek visszarendezik őket a megfelelő sorrendbe Hálózati kommunikáció

IP címek

 Minden hosztnak és routernak külön egyedi címe van     NIC (Network Information Center) osztja Minden cím 32 bites 4 pontokkal elválasztott tag  193.225.32.10

Felépítés:  Maszk+Hálózat+Hoszt Hálózati kommunikáció

Címosztályok

     A osztály: „0” – 7 bit – 24 bit B osztály: „10” – 14 bit – 16 bit C osztály: „110” – 21 bit – 8 bit D osztály: „1110” – többesküldéses cím E osztály „11110” – jövőbeli felhasználásra fentartva Hálózati kommunikáció

Az IP protokollok osztályai

     A osztály: 7 bitet használ a hálózat 24 bitet az egyes gépek azonosítására Hatalmas hálózatokhoz rendelik (16 777 216 gép címzésére képes) Az összes IP szám melynek első számjegye 1 és 127 között van az A osztályba tartozik Hálózati kommunikáció

Az IP protokollok osztályai

     B osztály: 14 bitet használ a hálózat 16 bitet az egyes gépek azonosítására Nagyobb vállalatok, egyetemek számára adják ki (16 384 gép címzésére képes) Az összes IP cím, mely 121 és 191 -el kezdődik az B osztályba tartozik.

Hálózati kommunikáció

Az IP protokollok osztályai

      C osztály: 21 bitet használ a hálózat 8 bitet az egyes gépek azonosítására Kis vállalatok, és Internet szolgáltatók kapják (256 gép címzésére képes) Az IP cím kezdete: 192 és 223 között a C osztályba tartozik Egy szervezett több hálózati címet is kaphat Hálózati kommunikáció

Speciális és fenntartott címek

   D osztály: 224 és 239 -el kezdődő számok, a multicasting eljárás támogatására vannak fenntartva E osztály: 240 és 255-el kezdődő címeket az Internet saját céljaira tartja fenn.

A 0.0.0.0 és a 255.255.255.255 címeknek sajátos feladatuk van.

Hálózati kommunikáció

Privát címek

  

A osztálynál: 10.0.0.0

B osztálynál: 172.16.0.0 és 172.31.0.0. Között C osztálynál: 192.168.1.0. és 192.168.255.0 között

Hálózati kommunikáció

Címhiány

   Az Internet lassan kifogy a kiosztható címekből.

Hisz A osztályban 16 777 216 B osztály 65 536 C osztály 256 összesen 3 724 410 368 gép címezhető Hálózat viszont 2,1 millió címezhető (ez lesz hamarosan kevés) Hálózati kommunikáció

    Telítődik az IP 1990 ben új szabványjavaslat IP jó tulajdonságai megtartása 16 bájt hosszú Hálózati kommunikáció

IPv6



Szállítási réteg

Feladata az, hogy lehetővé tegye a forrás- és a célállomások közötti párbeszédet. Az egyik szállítási protokoll az átvitelvezérlő protokoll (TCP). Feladata az, hogy hibamentes bájtos átvitelt biztosítson bármely két gép között.  A TCP forgalomszabályozást is végez annak érdekében, hogy egy gyors forrásállomás csak annyi üzenetet küldjön egy lassabb célállomásnak, amennyit az fogadni képes.

A másik átviteli protokoll ebben a rétegben a felhasználói datagram protokoll (User Datagram Protocol, UDP) amely egy nem megbízható, összeköttetés nélküli protokoll. Jelentősége akkor van, amikor nem szükséges sem az üzenetek TCP-féle sorba rendezése, sem a forgalomszabályozás.

Hálózati kommunikáció

Alkalmazási réteg

  A szállítási réteg fölött az alkalmazási réteg található. Ez tartalmazza az összes magasabb szintű protokollt. Eredetileg csak a virtuális terminál (TELNET), a fájltranszfer (FTP) és az elektronikus levelezés (SMTP) protokolljait tartalmazta.

A virtuális terminál lehetővé teszi, hogy bejelentkezzünk egy távoli gépre, és azon dolgozzunk. A fájltranszfer protokoll segítségével hatékonyan tudunk adatokat átvinni egy gépről a másikra. Az évek során számos más protokollal bővítették az alkalmazási réteget. Ilyen például a Domain Name Service (DNS), amely a hosztok nevét képezi le a hálózati címükre; a HTTP, amely a World Wide Web oldalak letöltését segíti.

Hálózati kommunikáció

  Régebben – host.txt állományban az elérhető számítógépek IP címei Szükséges egy névfeloldó mechanizmus  Hierarchikus rendszer

DNS

Hálózati kommunikáció

Általános címosztályok

       .com – kereskedelem .gov – kormányzat .mil – katonaság .org – non-profit szervezet .edu – oktatás .net – hálózat .int – nemzetközi Hálózati kommunikáció

    .hu – Magyarország .de – Németország .nl – Hollandia .jp – Japán

Országazonosító

Hálózati kommunikáció

 COM telítődik  2000 végén új címek  KIDS  XXX  … Hálózati kommunikáció

Új DNS címek

Hálózati média kommunikáció

Vége