Számítógépes hálózatok – Adatátvitel

tantárgy távoktatási tananyaga

Számítógép-hálózatok megismerésének három főbb megközelítése:

Hálózati elvek, algoritmusok, architektúrák. Hálózat szó pontosítása: adathálózat (kommunikációs alrendszer), számítógép-hálózat, elosztott-hálózat és alkalmazói hálózat. Elképzelések a megvalósításhoz. Alapozó kurzus.

Műszaki, működésbeli megközelítés. Szabványok, konkrét működő rendszerek tanulmányozása. Hálózati programozás. Több hálózati fejlesztő rendszer (pl. CORBA) segítségével a gyakorlatban megismerhetők a hálózati fogalmak (TCP/IP, JAVA hálózati alkalmazások). A megismert konkrét szabványok hordozzák a hálózati elveket (legfeljebb az áttekintés, szintézis nem teljes).

Protokoll megközelítés. A kommunkációs protokollok specifikációja, időzítés-kezelés problémái (modellek). Helyesség ellenőrzése. Érvényes (valid) protokollok készítése. Tesztelés, tesztsorozatok készítése. A modell és implementáció azonossága (konformancia). Különböző implementációk együttműködése (interoperability). A felvetett kérdésekre égetően szükséges lenne a válasz, de az eddig javasolt formális leíró technikák nem tudtak univerzális megoldást adni.

Jelen távoktatási segédlet az 1-es témakörbe tartozik és az ilyen jellegű magyar nyelven megjelenő művekre erőssen támaszkodik. A tanulás hatékonyságát tankönyvvel szükséges növelni, nem minden szakaszában „önhordó”, néhány fontos kulcsfogalomra csak felhívja a figyelmet. Ilyen tankönyvnek tekinthetjük Tanenbaum: Számítógép-hálózatok című tankönyvet és az irodalomjegyzékben szereplő további átfogó alapműveket. Az általános, teljeskörű bemutatáson kívül a leglényegesebb elveket hangsúlyozza ki. A tanuláshoz nélkülözhetetlenek az alapművekben szereplő kicsit bővebb (esetleg nem teljes) leírások, mert a tananyag jelen terjedelme nem elegendő hogy a témák teljes, alapos megértését hordozza. Ennek ellenére nagyon sok részletkérdés valószínűleg utángondolás után elegendő információt nyújt az érdeklődő hallgatóságnak.

Tematika

Áttekintő témavázlat (téma, protokollok, 14 előadás):

Számítógép-hálózati architektúrák (OSI, Internet),

Adathálózatok trendjei (IP, X.25, ISDN, ATM),

Fizikai réteg (átviteli közegek, telefon, rádió),

Adatkapcsolati réteg (hibavédelem),

Elemi és magasabb szintű adatkapcsolati protokollok (AP, HDLC),

Közegelérési réteg (LLC+MAC, LAN, MAN),

IEEE 802, HYLAN (Ethernet/10/100:Fast/1000:Giga, FDDI, HIPPI),

Hálózati réteg (IP, IPv6, X.25, ATM adathálózatok),

Forgalomirányítás, folyamvezérlés, torlódásvezérlés, internetworking,

Szállítási réteg (vég-vég ellenőrzés, multiplexelés/felfelé-lefelé nyalábolás),

UDP, TCP, TP, ATM AAL 1-5,

Alkalmazási réteg (Biztonság, DNS, SNMP),

E-mail (MOTIS), Ftp, News, WWW, Multimédia,

Osztott alkalmazások (NFS, RPC, DDB).

Témakörök (fogalmak, elvek, algoritmusok hangsúlyozása)

I. Bevezetés

1. A számítógép-hálózatok használata

Vállalati hálózatok (kliens-szerver/kérdés-válasz)

Közhasznú hálózatok (információ megszerzése, közlése, szórakoztatás)

Társadalmi hatás

2. A hálózati hardver

Adatszórás

Kommunikáció

Lokális hálozatok (LAN, Sín és Gyürűs adattovábbítás)

Nagyvárosi hálózatok

Hálózatok összekötése (router, összekötési módszerek)

Vezeték nélküli hálózatok

Az intranet, alhálózat, gerinchálózat

3. A hálózati szoftver

Protokoll, protokollhiearchiák

Tervezés szempontjai

Interfész és szolgáltatás

Az interfészek protokollja

4. Hivatkozási modellek

Fizikai réteg

Adatkapcsolati réteg

Hálózati réteg

Szálítási réteg

Alkalmazási réteg

5. Hálózati példák

Novell NetWare

ARPANET (adathálózat csomóponti gépek/node-k, hosztok)

NSFNET

Internet

Gigabites hálózatok

6. Adatkommunikációs szolgáltatások

SMDS

X.25

Frame relay (FR)

ISDN és az ATM hivatkozási modell

7. Szabványosítás

AT&T, PTT, ITU-T (CCITT)

ISO, ANSI, IEEE

DoD, IAB, RFC

II. A fizikai réteg

1. Átviteli közeg

Mágneses hordozó

Csavart érpár

Koaxiális kábel (alapsávú és szélessávú)

Fényvezető szálak

2. Vezeték nélküli adatátvitel

Elekromágneses spektrum

Rádiófrekvenciás átvitel

Mikrohullámú átvitel

Lézeres jeltovábbítás

Átviteli hibák forrásai

3. Távbeszélő rendszerek

Távbeszélő rendszerek és fejlesztésük

Modem

Fényszálas hálózat, trönk, multiplexelés

Kapcsoló-rendszerek, kapcsolási hierarhia

4. ISDN és az ATM

Szolgáltatások, berendezések

Adatátvitel módjai

5. Celuláris rendszerek

Személyhívó

Mobiltelefon és annak biztonsága

6. Távközlési műholdak

Geoszinkron műholdak

Alacsony röppályás műholdak

III. Adatkapcsolati réteg

1. A tervezés szempontjai

A különböző rétegek

Router szerepe

2. Hibajelzés és hibajavítás

Hibajavító kódok

Hibajelző kódok

3. Csúszóablakos protokoll

4. Adatkapcsolati protokollok

IV. Adathálózati réteg

1. A tervezés szempontjai

2. Forgalomirányítás

3. Torlódásvédelem

4. Hálózatok összekapcsolása

5. Az Internet adathálózata

V. Szállítási réteg

1. A szállítás

2. A szállítási protokoll elemei

3. Egyszerű szállítási protokolok

4. Az Internet szállítási protokolljai

5. Az ATM adatszállítása

VI. Alkalmazási réteg

1. A hálózati biztonság

2. DNS - A körzeti névkezelő rendszer

3. SNMP - Egyszerű hálozatfigyelő protokol

4. Az elekronikus levél

5. USENET hírek

6. A világháló, WWW

7. Multimédia

VII. Osztott alkalmazások

1. Terminálkezelés

2. Fáljátvitel

3. Üzenetküldés és levelezés

I. Bevezetés

Számítógép-hálózatok története

A XX. század az információ technológiák gyors fejlődésének százada. Egybeolvadnak a távközlési, a média és a számítógépes információs hálózatok.

A feladatokat egymással összekapcsolt számítógépek (számítógép-hálózat) látják el. A számítógép-hálózat önállóan is működő, autonóm számítógépekből áll. Az elosztott rendszerek (distributive systems) a felhasználó számára nem felismerhetők az egyes autonóm számítógépek (számítógép-hálózatok feletti szoftver rendszer), a teljes rendszer szolgálja ki a felhasználó igényeit.

1. Mire használjuk?

- Vállalati hálózatok

- Erőforrás megosztás (távolság “legyőzése')

- Nagyobb megbízhatóság (katonai, banki, légiirányítási alkalmazás)

- Takarékosság (közös adathasználat, szerver gép, kliens gépek)

- Skálázhatóság (egyszerűbb a teljesítménynövelés)

- Csoportmunka (kommunikációs eszköz, on-line üzem).

- Közhasznú hálózatok

- Távoli információk elérése (bank, katalógusok, könyvtár, www lapok)

- Személyek közti kommunikáció (e-mail, számítógépes konferencia, news)

- Szórakoztatás (hálózati videózás, játék).

Külön ki kell emelnünk a társadalmi vonatkozásokat (jogi, biztonság, politikai, erkölcsi problémákat).

2. Számítógép-hálózatok osztályozása

a)      Távolság szerint (GAN, WAN, MAN, LAN, SMAN)

b)      Történetiség szerint (TAF, DUAL, IBM-SNA, DN, PC-NET, PRIVAT, PUBLIC)

c)      Didaktika szerint (Top-down, Down-up tárgyalás, architektúrák, HW-SW)

3. Számítógép-hálózatok felépítése

A számítógépek fizikai osztályozása (hálózati hardver)

- Legjellemzőbb, hogy autonóm adatszállítási alhálózatok (data networks) kötik össze a számítógépeket. Ezek tipusai:

- Adatszóró (broadcasting) alhálózatok

Működési elv: 'mindenki hall mindenkit', például: rádió, LAN, satellit.

- Kapcsolt (switched)

Itt pont-pont (kétpontos) kapcsolaton jut el az adat egyik helyről a másikra. Például: vonal-, üzenet-, csomag- és cella-kapcsolás. Tárolás-továbbítás elve (store-forward) érvényesül.

- Lokális hálózatok (LAN, helyi hálózatok)

- Kiterjedésben, átviteli módban és topológiában szabályozottak

- Szigorú átviteli időkorlát (1-10 km távolság megtétele)

- Adatátviteli sebesség (1-100 Mbit/sec)

- Topológia (sín, gyűrű, csillag, fa)

- Közös csatorna hozzárendelés (statikus, dinamikus).

- Városi hálózatok ('nagy' helyi hálózatok)

- Sok felhasználó, nagyobb sebesség

- Kapcsolódás a kábeltelevíziós hálózathoz (CATV)

- Szabványok (DQDB, HYLAN).

- Nagy kiterjedésű hálózatok (nagy távolság)

- Kommunikációs alhálózat (communication subnet = data network)

- Végrendszerek (számítógépek, host-ok).

- Vezeték nélküli hálózatok (wireless)

- Hordozhatóság (mobil) nem azonos a vezeték nélküliséggel

- Vezeték nélküli helyi hálózat

- Cellás adatgramma szolgáltatás.

- Hálózatok összekapcsolódása (internetworking)

- Átjárók (gateway), protokoll konverter

- internet és Internet (egyedi név)

- DN1-DN1, LAN-LAN, LAN-WAN kapcsolatok.

A számítógép-hálózatok szoftvere

- Protokoll-hierarchiák, rétegek (layers) = szintek (levels)

- Protokoll (a kommunikáció formai, tartalmi és időbeli szabályai)

- Hálózati architektúrák (network architecture), protokoll-készlet (protocol stack), társfolyamatok (peer entities)

- Fejrész, üzenet, farokrész, beágyazás, 'hagymahéj' algoritmus

- Rétegek tervezési kérdései (szimplex, duplex átvitel)

- Interfészek és szolgálatok, szolgálatelérési pontok

IDU = ICI + SDU, N-PDU = HN + SDU

- Összekötés alapú (connected oriented), összeköttetés nélküli (connectionless) kapcsolatok

- Szolgálati minőség (quality of service, QoS), nyugtázás

- Szolgálat primitívek (kérés/request, bejelentés/indication, válasz/response, megerősítés/confirmation)

- A szolgálat (service protocol) és a protokoll (protocol) kettéválasztott.

4. Hivatkozási modellek

- OSI hét rétegű modell

- fizikai

- adatkapcsolati

- hálózati

- szállítási

- viszony

- megjelenítési

- alkalmazási réteg.

-TCP/IP (Internet) modell

- hoszt és hálózat közötti réteg (H-N, LAN)

- internet réteg (IP)

- szállítási réteg (TCP, UDP)

- alkalmazási réteg (telnet, ftp, smtp, dns, www).

- A két modell összehasonlítása: az OSI-t referenciának használják, az Internetet fejlesztik tovább napjainkban is.

5. Példák számítógép hálózatokra

- PC-LAN (IBM PC-net, Novell Netware, MS Windows NT, Banyan Vines)

- kliens - szerver

- fájl, adatbázis, nyomtató, web szerver

- Netware hálózati operációs rendszer

ARCnet, Ethernet, Token ringés más LAN csatolásokkal

IPX/SPX az adathálózati/szállítási rétege

NDS katalógus a hálózati objektumok számára

SAP alkalmazások, fájlszerver

- Speciális szerver szolgáltatások (mentés, I/O, virusellenőrzés, management).

- Gyári számítógéphálózatok (J. Quartermann: Matrix)

- DECNET (8 réteg)

- IBM SNA (7 réteg)

- BITNET (integrált szolgáltatás, LISTSERV)

- USENET (UNIX, news)

- UUCP (UNIX, e-mail).

- Kutatói és világ számítógép hálózatok

- ARPANET 'a hálózatok atyja', 1957-1967 tervezés, 1969-ben indul,

protokoll, adathálózat = IMP + TIP, HOST, DNS, telnet, ftp, e-mail

- NSFNET amerikai kutató hálózat

CSNET

NSF (1984, TCP/IP, 1990 T1, T3 vonalakkal)

ANSNET (1990, 45 Mbit/sec)

NREN (1991, 3Gbit/sec)

- EBONE, DANTE, GWIN (Európai kutatói hálózatok).

- Internet (1983 = TCP/IP Internet Society)

Hálózatok hálózata

WWW Cern fizikusok igényei, Tim Berners-Lee volt a tervező.

- Gigabites hálózatok

20000 kbit/sec, távgyógyítás, virtuális tárgyalás

Aurora, Blanca, CASA, Necter, VISTAnet.

6. Példák adatkommunikációs hálózatra

- SMDS (Switched Multimegabit Data Service)

45 Mbit/sec, 9188 bájt, 4 LAN közötti kapcsolt adathálózat)

- IP (adatgramma tipusú csomagkapcsolás, lásd később)

- X.25 (1970 ITU CCIT)

X.21 a fizikai réteg, digitális (128 byte, 64 kbit/sec sebesség)

VC, PVC (Permanent Virtual Call)

PAD, X.3, X.28, X.29

- FR (frame relay)

gyors X.25, 1600 byte az üzenethossz, 1.5 Mbit/sec a sebesség

- Szélessávú ISDN és ATM

integráció (telefon, SSN7, CATV, DN)

- ATM (Asynchronous Transfer Mode)

5+48 byte egy cella, 155 Mbit/sec vagy 622 Mbit/sec a sebesség.

7. Szabványosítás

- de jure, de facto

- AT&T-t 1984-ben szétdarabolták

- ITU (International Telecommunication Union)

ITU-R, ITU-T (korábban CCITT), ITU-D

- ETSI, PTT

- ISO/OSI, ANSI, NIST

- IEEE (802-es a legelterjedtebb)

- IAB (Internet Activities Board), IRTF, ICTF, RFC, Internet Society.

II. Fizikai réteg

1. Adatátvitel alapjai

- Fourier-sor (periódikus függvény előállítható szinuszos és koszinuszos tagok általában végtelen összegeként).

- A jelzési sebesség a másodpercenkénti jelváltások száma, mértékegysége a baud,

a jelváltás akár több bitet is jelenthet, bitsebesség.

- H. Nyquist (1924) rájött, hogy egy jelet H sávszélességű aluláteresztő szűrőn átbocsájtva 2H mintából az eredeti jel helyreállítható (a jelnek V diszkrét szintje van):

maximális adatsebesség = 2H log₂ V [b/s]

- A csatorna zajának mértéke a jel (S) és zaj (N) teljesítményének aránya (S/N)

10 log₁₀ S/N decibel (dB)

- Zajos csatorna maximális adatsebessége = H log₂ (1+S/N) [b/s].

2. Átviteli közegek

- Mágneses hordozó, 8 mm (Exabyte) videokazetta 7Gbyte tárolására alkalmas.

- Csavart érpár (1 mm csavart rézhuzal), analóg és digitális jelek átvitelére alkalmas, 5-ös kategóriájú 4 érpáros árnyékolatlan érpár (Unshielded Twisted Pair, UTP).

- Alapsávi koax kábel, 50 Ω-ost digitális, 75 Ω-ost analóg jelekhez használnak, 1km 1-2 Gbit/sec sebességű.

- Szélessávú koax kábel 4kHz- nél nagyobb, általában 300-700MHz,

6MHz /TV csatorna (1,4 Mbit/s CD minőségű hang, 3Mbit/sec adat egy csatornán).

Egy vagy kétkábeles rendszer.

Alsómetszésű rendszer: 5 - 30 MHz adás, 40 és 300 MHz vétel

Középmetszésű rendszer: 5-116 MHz adás, 168 és 300 MHz vétel.

- Fényvezető szálak (50-300 Tbit/sec) 10 évenként a számítógépek 10-szeres a kommunikáció 100-szoros fejlődést ért el, adathálózatban lehetőleg ne számoljunk.

Fényforrás, átviteli közeg, fényérzékelő.

Egymódusú, többmódosú szálak (visszaverődés van), 100 km 100 Mbit/sec mono.

csillapítás = 10 log₁₀ kibocsátott/vett fény-teljesítmény (pl.: felére eső 3dB)

0,85μ hullámhossz, 30GHzfrekvencia, 0,2 dB/km csillapítás.

Szóródás , szoliton impulzusok észrevehető torzítás nélkül haladnak.

A fényszál 8-10 mikron, csatlakozás: csatlakozóval (10-20%), illesztéssel (10%) és forrasztással (1% torzítás).

Forrás: LED (light emitting diode) dióda, félvezető lézer.

Vevő: fotodióda.

Passzív csatlakozó (adó, vevő), aktív ismétlő (optikai-elektromos átalakító, optikai ismétlő), sok szál (fény) együtt az adatszórás (passzív csillag) megvalósítása.

Egy optikai szálon belül két frekvencia a kétirányú kommunikációhoz.

- Vezeték nélkül

- Elektromágneses spektrum (frekvencia, hullámhossz, fénysebesség, λf=c)

rádió, mikro, infravörös, látható, ultraibolya, röntgen, kozmikus sugarak

10⁰-10²⁴ Hz (lásd ábra).

- ITU-R, WARC, USA FCC osztja a frekvenciákat (nagyobb-gyorsabb adatátvitel), szórt spektrum (széles frekvenciasáv, frekvenciaarányos, közvetlen sorozatú).

- Rádióhullámok, VF, MF követik a Föld görbületét.

- Mikrohullámok, 100Mhz felett, nagytávolságú távbeszélőrendszerek alapja is volt, 50 km-enként erősítés az elhalkulás ellen, ipari, tudományos, orvosi célú sávok (2,4 vagy 5,7 GHz).

- Infravörös, HIFI távirányítók, szilárd testeken nem halad át, irodában, szobában használható napsütésben nem terjed.

- Látható fény, lézer erős ködön nem képes áthatolni, napsütésben igen. A hőáramlás megzavarhatja a lézert.

3. Távbeszélő rendszerek

Nyilvános kapcsolt telefonhálózatot (Public Switched Telephone Network, PSTN) hangátvitelre tervezték. A digitális technika, fényvezető szálak alkalmazása miatt most már a számítógép-hálózat szempontjából is egyre fontosabb.

1876 Bell telefonja, telefonközpontja. A távbeszélő rendszer többszintű (3-5) hierarchia lett. Két rézvezeték (1-10 km) megy a központig, előfizetői hurok. Távhívó központok (tandem office) kapcsolnak össze második szinten, a regionális kapcsoló-központok nagy sávszélességű központi trönk-ök segítségével kapcsolódnak össze. Régen analóg átvitel volt, jelenleg digitális (±5V). A hiearchia részletesebben:

- Távközlési helyzet, USA 1984 AT&T (Bell) szétdarabolása, 1996 integrált szolgáltatás nyújtása (kábelTV, telefon, adat együtt egy hálózaton).

- Előfizetői hurok. Még sokáig lesz analóg telefon is, adatátvitel szempontjából kell egy modem digitális jelek analóggá alakításához, a másik végén fordítva (duplex átvitel).

Három hibaforrás: csillapítás, késleltetés és zaj.

Modemek, szinusz jelek: amplitúdó-, frekvencia- és fázis-modulációja.

ITU V.32, 9600 bit/sec kvadratúra amplitúdómodulációt (QAM) alkalmaz.

V.34 28 800 bit/sec, paritás bit a hibafelismeréshez, 6 bit megy tönkre egyszerre. Tömörítés (MNPS) futáshossz-kódolással vagy Ziv-Lempel algoritmussal. Visszhang-elnyomókat visszhang-törlőkre cserélik.

RS-232C, a számítógép és a modem közötti digitális interfész. Azonos az ITU V.24-el, DTE, DCE, 25 tűs, -5 - -15V = 0 bit, +3 - +15V = 1 bit, 15 méter, 20 kbit/sec sebesség.

RS-449, 2Mbit/sec sebesség, 60 méteres kábelen, két (37 és 9 tűs) csatlakozó

Fényvezetőszálas előfizetői hurok (Fiber to the Home, FTTH) helyett kábelrendezők (100 méteres csavart érpár) vagy kábeltv hálózati elérés.

- Multiplexelés a trönkökön

Frekvenciaosztásos multiplexelés (FDM), 4 kHz, csoport (12-60, 60-108 KHz),

5 csoport = főcsoport (60 hang), mestercsoport.

Hullámosztásos multiplexelés (WDM) a fényvezető szálakon prizmákkal.

Időosztásos multiplexelés (TDM) digitális áramkörökkel végezhető.

8000 minta/sec a 4 kHz analóg jelből, ez az impulzuskód-moduláció (PCM).

USA T1 = DS1, 1,544 Mbit/sec, 8000 × 193 bit (1+8 (7+1) bit × 24 csatorna)

ITU CCIT E1 2,048 Mbit/sec, 32 csatorna × 8 bit

T1, 4 × T1 = T2, 6 × T2 = T3, 7 × T3 = T4 (USA)

E1, 4 × E1 = E2, 4 × E2 = E3, 4 × E3 = E4 (ITU)

SONET/SDH

SONET (Synchron Optical Network, Bellcore)

SDH (Synchron Digital Hierarchy, ITU CCITT, G707-709)

Foton – szekció - vonal - elérési út architektura

Ismétlők és multiplexerek hálózata. Mester órajel (10^-9 pontos)

810 bájtos blokk × 8000/sec = 51,84 Mbit/sec

9 sor × (3 vezérlő + 87 adat) byte, STS-1, STS-3,.., STS-48 = OC-1, .., OC-48

Elektromos multiplexelés bájtonként, optikai bitenként (OC)

SDH hierarchiában az OC-3 = STM-1 a kezdő és STM-16-ig tart (1996-ban, ma már vannak még gyorsabb sebességek).

4. Kapcsolási módok

- vonalkapcsolás

automatikus összekötés

- üzenetkapcsolás (tárol és továbbít)

- csomagkapcsolás, van mód sebesség és kód konverzióra, a szolgáltató meghatároz bizonyos alap paramétereket, díjazásnál bájtok száma és időtartama (a távolság kevésbé) számít

- cellakapcsolás, speciális csomagkapcsolás (53 bájt)

- kapcsolóhierarchia (helyi, távhívó, primer, szekció, régió központok)

közvetlen trönk

- keresztvonalas (crossbar) kapcsoló, n vonal n² kereszthívás

- térosztásos kapcsolók (kétszintes crossbar rendszer, kevesebb kereszteződés, blokkolás bekövetkezhet)

- időosztásos kapcsoló, időréscserélő, 100 nsec-os memória esetén 625 vonalat használhatunk.

5. Keskenysávú ISDN

1984-ben integrált szolgáltatást nyújtó digitális hálózatot terveztek a hang és nem hang átvitelre. Szolgáltatások: gyors kapcsolás, hívó jellemzői, számítógépes információk és riasztások. NT1, NT2 berendezések, R, S, T, U referenciapontok az ISDN modellben.

A-    4 kHz analóg csatorna

B-    46 kb/s PCM csatorna

C-    16 kb/s digitális csatorna

D-    64 kb/s digitális sávon kívüli csatorna

E-     64 kb/s digitális belső csatorna

F-     384 kb/s digitális csatorna

Alapsebesség: 2 B + 1 D

Primer sebesség: 23 B + 1 D (USA), 30 B + 1 D (EU)

Hibrid sebesség: 1 A + 1 C

2 B + 1 D = N-ISDN = 144 kb/sec, így együttesen gyorsabb

6. Szélessávú ISDN

B-ISDN, digitális virtuális áramkör a forrás és cél között 155 Mbit/sec sebességgel, fix hosszú csomagokkal (cellákkal) szállít. Állandó virtuális áramkör és kapcsolt virtuális áramkör. ATM aszinkron átvitelt jelent (1 T1 keret 24 csatorna 1-1 bájtja 125 μs-onként), 53 bájtos cellák tetszőleges sorrendben (az összeköttetéseket illetően szabadon, aszinkron módon döntjük el, hogy az adott cella mely összeköttetés adatát szállítja).

ATM kapcsolók két fő szempontja:

- lehető legkisebb cella eldobási arány (10^-12 még elfogadható)

- a cellák sorrendjét ne rendezze át.

Általános megoldások. Bemeneti oldalon pufferelünk (soreleji blokkolás), visszaforgató sín megoldás, kimeneti oldalon pufferelünk. Időviszonyok: 150 Mbit/sec, 360 000 cella/sec, 2,7 μsec, 16-1024 bemenet; 622 Mbit/sec, 700 ns.

Kiütő kapcsoló

8 bemeneti vonal, 8 kimeneti vonal, 4 kimeneti sor kimenetenként

koncentrálunk, n darab (pl.: 4) kimeneti pufferrel rendelkezünk (n² kapcsolás).

Batcher-Banyan kapcsoló (ebben a sorrendben)

- Banyan kapcsoló (a tényleges kapcsoló)

8 bemenet, 8 kimenet, 3 szinten × 4 kapcsoló = 12, egyenként 2-bemenetes , 2-kimenetes, a kapcsolók felső kimenete 0-s , alsó 1-es

- Batcher kapcsoló (előrendező)

rendez, hogy a Banyan kapcsoló minél kevesebb cellát dobjon el, 24 kapcsolóval, 2-bemenetesek, 2-kimenetesek, kapcsolási irányuk az összehasonlítás eredményétől függ (kisebb – nagyobb / alsó – felső).

7. Celluáris rádió

- Személyhívó rendszerek (paging system), csipogók, maximum 30 bájt,

150-174 MHz vagy 930-932 MHz

- Vezeték nélküli telefon, 100-300 méter, CT-3 típus

- Analóg celluáris telefon, átkapcsolásos rendszerek, javított mobiltelefon szolgáltatás (IMTS) 150-450 MHz

- Korszerű mobiltelefon rendszerek (AMPS) 1982, 10-20 km cella, 0,6 W teljesítmény, mobiltelefon-központ (MTSO) vagy mobil kapcsolóközpont (MSC). Átadás (hand-off) történik cella-váltásnál.

832 duplex csatorna (824-894 MHz), 30 kHz széles, FDM.

Vezérlő, hívás, hozzáférés és adat csatorna. 15 percenként regisztráltatja magát.

Hívásnál csatornát kap. Vételnél (beérkező hívás) figyeli a hívó csatornát, a telefon üzenetet küld a központnak és az aktuális bázisállomásnak, amely 'ott vagy?' kérdésre 'igen' esetén közli a hívón kiosztott csatornát. Lehallgathatók és mások számlájára hívható, nem biztonságos.

Digitális celluáris telefon

USA (IS-54 , IS-95 rendszerek), EU GSM (Global System for Mobile communications), 900 MHz vagy 1,8 GHz, FDM + TDM, 50 darab 200 kHz csatorna és ezeket több felhasználó használhatja egyszerre.

Személyi hírközlő szolgáltatás

PCS egy telefonszám egy embernek életében, viszi magával, 50-100 méter közötti cella, 1,7-2,3 GHz-es tartományt jelölték ki.

8. Távközlési műholdak

- 180 geoszinkron műhold (36 000 km magasságban) helyezhető el, Földdel együtt forognak

- C sáv 4/6 GHz, Ku 11/14 Ghz, Ka 20/31 GHz

12-20 transzponder, 96-50 Mhz, egy 50 Mbit/sec vagy 800 darab 64 kbit/sec hangcsatorna

- FDM, TDM is

- Pontnyalábok, nagyon kis apertúrájú terminálok (Very Small Apertura Terminal, VSAT)

- 1 méteres tányér, 1 W teljesítmény, 19,2 kbit/sec. Késleltetés 2 × 270 ms, mikro 3 μs/km, optika 5 μs/km. Alacsony röppályás műholdak.

- Motorola Iridium projekt, 66 műhold, 6 lánc, 750 km magasságban, 32˚-ént Észak-Dél, 48 pontnyaláb, 1628 cella, 174 duplex csatorna = 283272 beszéd csatorna,

1,6 GHz frekvencián.

9. Protokollok: RS-232C = V.24, X.21, G.703.

III. Adatkapcsolati réteg

Két pont között a kommunikációs áramkörök hibáznak, véges az adatátviteli sebességük és késleltetést is okoznak.

1. Tervezés szempontjai

- Hálózati rétegnek nyújtott szolgáltatás

- nyugtázatlan összekötés nélküli szolgálat

- nyugtázott összekötés nélküli szolgálat

- nyugtázott összekötés alapú szolgálat

- Keretezés (kezdet, vég)

- karakterszámlálás

- kezdő és végkarakterek

- kezdő és végbitek

- fizikai rétegbeli kódolásértés

- Hibavédelem (error control)

- pontosan egyszeri megérkezés (időzítők, számlálók kezelése),

ismétléssel javítás

- Forgalom szabályozás (flow control)

- adó gyors, vevő lassú

2. Hibajelzés és javítás

Hibajavító kódolás n = m + r (adat és ellenőrző bitek)

Kódszavak Hamming távolság, d távolság (különbözőségek száma), d egybites hiba kell az egymásba való átmenethez:

d hibát jelezni d+1 távolságú kód kell,

d hibát javítani 2d+1 kód kell.

bites javító minta: (n+1) x 2^m = 2ⁿ, n = m + r, (m+r+1) <= 2^r, m=7, r=? (3)

11<= 2⁴ 11. bitet a 1,2,8 bit ellenőriz

Ellenőrző bitek: 1, 2, 4, 8 pozicióban, 3=1+2 , 5=1+4 , 11=1+2+8 ellenőrzőbit páros

Hibajelző kódok

- Paritás bit, kereszt és hossz paritás bitek

- Polinom-kód (cyclic redundancy code, CRC)

M (X), r_n G(X) generátor polinom foka, m+r, T(x)=M(x)+ O_r(x)

T(x) / G(x) = 0

8 bithez CRC-16 felismer minden egybites és kétbites hibát, minden páratlan számú hibás bitet tartalmazó hibát, valamint minden 16 vagy kevesebb bitnyi csoportos hibát, a 17 bites csoportok 99,997, a 18 vagy több bitesek 99,998 százalékát.

3. Elemi adatkapcsolati protokollok

- Szimulátor elemei, deklarációk C nyelven. Frame = bind, request, ack, info.

- Korlátozás nélküli szimplex protokoll

- Szimplex megáll és vár protokoll

- Szimplex protokoll zajos csatornához.

0, 1 sorszám az üzenetek jelölésére a kettőzés elkerülése miatt

pozitív nyugtázás újraküldéssel.

4. Csúszóablakos protokoll

- Az adatra ráültetésként (piggybacking) küldjük a nyugtát

- n bites mezőben van egy sorszám (0 - 2ⁿ-1 között), küldött keret sorszáma

- Lényege: az adási ablak hossza, amely meghatározza, hogy hány keretet tudunk folyamatosan adni a nyugtázás bevárása nélkül

- 1-4 méretű csúszóablakos protokoll

- n visszalépést alkalmazó protokoll (go back n)

- Szelektív ismétlési (selective repeat) a vevő elfogadja és puffereli a sérült keret után jövő további kereteket, időzítés lejárta után az adó elküldi ezt a keretet.

5. Példák adatkapcsolati protokollokra

- HDLC (High-level Data Link Control) magasszintű adatkapcsolati vezérlés

IBM SDLC, ANS, ADCCP, CCITT LAP-B, ISO HDLC

bitalapú, bitbeszúrással transzparens, duplex, kétirányú adatátvitel,

kellően hatékony, klasszikussá vált, stabil adatkapcsolati protokoll.

01111110 keret, cím,vezérlés, adat, ellenőrzőösszeg CRC-CCITT, 01111110

I informácós keret, RR, RNR, REJ, SREJ felügyelő keretek és egyéb vezérlőkeretek.

- Internet adatkapcsolati rétege (otthoni PC telefonon keresztül)

- Slip (Serial Line IP) soros vonali IP kapcsolat

1984, RFC 1055, RFC 1144,

fő probléma, hogy nem csinál hibajelzést és javítást, csak az IP-t támogatja, előre kell ismerni az IP címeket, nem végez azonosítást, nem Internet szabvány.

- PPP (Point-to Point Protocol)

IETF az RFC 1661, 1662, 1663-ban definiáltatta, keretez, LCP az adatkapcsolati protokoll, NCP a hálózati interfész protokoll.

HDLC-szerű csak karakteresen oldja meg az algoritmusokat.

- ATM adatkapcsolati rétege (TC alréteg)

Csak a cellafej ellenőrzött (5 bájt = 32 bit vezérlés + 8 bit ellenőrző bit)

HEC (Header Error Control) javítja az egybites hibákat több bites hibát csak jelez.

Cella-továbbítás aszinkron esetben azonnal, szinkron esetben az időzítésnek megfelelően.

Üresjárati cellák, vezérlő és karbantartó cellák (OAM 3byte nulla),

vételnél gond a cellahatár, trükk a HEC-ben (egyedi, felismerhető).

Szinkronizálás, δ darab egymásutáni jó HEC, vadászat, előszinkron, szinkron állapot a rosszindulatú 'HEC' elkerülésére (adatok közé HEC), az adatbiteket összekeverik.

IV. Közegelérési alréteg

(adatszóró csatornák, adathálózatok)

További elnevezések: véletlen hozzáférésű csatorna (random access channel, multiaccess channel) többszörös elérési csatorna.

A LAN-oknál az adatkapcsolati réteg két alrétegre bomlik, a felső az LLC, (Logical Link Control), amely hasonlít az előző fejezet adatkapcsolati feladatához, az alsó a MAC (medium Access Control), amely a közeg használatának vezérléséért felelős (igaziból a fizikai réteghez tartozik, de most tárgyaljuk).

1. Többszörös hozzáférésű protokollok

- ALOHA, 1970, Hawaii, Norman Abramson (pure ALOHA).

Poisson eloszlást feltételezve 18% az elérhető legjobb csatornakihasználtság

- Réselt ALOHA, 1972, Roberts, 37%, a rés elején van a sok ütközés (slotted ALOHA)

- Vivőjel érzékelés (carrier sense protocols)

- 1-perzisztens CSMA (Carrier Sense Multiple Access) vár amíg szabad a csatorna, azután ad, ha ütközik, véletlen idő után 1 valószínűséggel ad.

- nem-perzisztens CSMA, ha foglalt a csatorna, nem figyel folyamatosan, véletlen ideig vár (nem mohó)

- p-perzisztens CSMA, réselt csatorna esetén, szabad rés esetén p valószínűséggel adni kezd

- CSMA ütközésérzékeléssel CSMA/CD (Collision Detection),

sérült keretek küldésének megszakításával időt takarít meg, a versenyes periódusban van főként az ütközés. Ütközés érzékelésénél leállás.

- Ütközésmentes protokoll

- Bit térkép protokoll N darab 1 bites időrés lefoglalásos (reservation) protokollal

- Bináris visszaszámlálás, sorrendben a legnagyobb helyiértékű biteket jelentő állomások az adó joggal rendelkezők, a kisebbek kilépnek

- Korlátozott versenyes, a résekért csoportok versenyeznek (csoport változó)

- Adaptív fabejárás, a rések a fa szerkezetével kapcsolatosak

- Hullámhosszosztásos protokoll

WDMA (Wavelength Division Multiple Access), két csatorna, egy keskeny az állomás felé érkező vezérlőjeleknek, egy széles az adatkeretek továbbítására.

- Vezeték nélküli LAN protokollok

- rejtett állomás, megvilágított állomás problémája

- MACA (Multiple Access with Collision Avoidance) 1990, Karl,

IEEE 802.11 alapján, RTS darabszám, CTS darabszám

- MACAW, 1994, Bharghavan, javított MACA, ACK, torlódási információk megosztása.

- Digitális cellarádió

- GSM (Global System for Mobile Communications, EU), vonalkapcsolt, 900 MHz, DCS 1800 Mhz-en az újabb, 5000 oldal, 124 × 200 KHz × 2 csatorna FDM-mel, 8 különböző összeköttetés TDM-mel, réselt ALOHA 8 adatkeret alkot egy TDM keretet és 26 TDM keretből áll össze 120 ms multikeret. 51 részt tartalmazó multikeretet is használnak.

Ebből sok a felügyeleti csatorna: közérdekű vezérlőcsatorna

megkülönböztetett vezérlőcsatorna

közös vezérlőcsatorna

- felhívó csatorna

- véletlen hozzáférésű csatorna

- hozzáférés engedélyező csatorna

- CDPD (Celluar Digital Pocket Data), 1993, Quick,

celluáris datagram szolgálat, 30 kHz csatorna, jó 19,2 Kbit/sec

hordozható hosztok, bázisállomások és átjátszó bázisállomások

E-interfész, I-interfész, A-interfész

DSMA hasonlít a p-perzisztens réselt CDMA-hoz.

- CDMA (Code Division Multiple Access) 1995, Viterbi,

egyidejűleg megjelenő jelek lineárisan összeadódnak, minden állomáshoz m bites töredéksorozat tartozik. Töredéksorozatok páronként ortogonálisak

2. Szabványos LAN-ok és MAN-ok

IEEE 802 szabvány 802.1 interfész, 802.2 LLC ( Logical Link Control), …, MAC-ok

- 802.3 1-perzisztens CSMA/CD

Történet, 1976, Metcalfe, 2,94 Mbit/sec CSMA/CD, Ethernet

10Base5, 10Base2, 10Base-T, 10Base-F, 10 Mbit/sec

Manchester kódolás, 1-s bitidő felénél lefelé, 0-s bitidő felénél felfelé

keretforma:

7 × 10101010 + 10101011 + 6 bájt Célcím + 6 bájt Forráscím + Hossz + Adat + 0-46 bájt töltő + Ellenőrzés,

Maximum 1500 bájt hosszú az adat

- 802.4 vezérjeles sín (1986,Dirvin

Logikai gyűrűn a vezérjel (token) körbejár.

Keretforma: Előtag +Kezdetjelző+Keretvezérlés+ … mint 802.3 …

Maximum 8182 adatbájt.

Logikai gyűrű karbantartása.

- 802.5 vezérjeles gyűrű (1985

A gyűrű egyenlő esélyű és kiszámítható felső határú csatornahozzáférést biztosít,

3 bájtos vezérjel (token) jár körbe, vételi és adási gyűrű, differenciális Manchester kódolás, ±3 V - ±4,5V,

huzalközpont segít a megszakadás ellen.

SD, AC, ED vezérjel, SD, AC, FC, Cél, Forrás, Adat, CRC, ED, FS a keret felügyelő állomás felelős a gyűrű karbantartásáért.

- 802.6 kettős sín osztott várakozási sorral

DQDB (Distributed Queue Dual Bus), 1992, Kessler

53 bájtos cellába 44 bájtos adattömb. FIFO sorrendben adnak (RC, CD számlálóval)

több vivő, 160 km hosszúak, T3 (44,736 Mbit/sec) sebességűek.

- 802.2 logikai kapcsolatvezérlés (LLC)

Az LLC három szolgálatot biztosít:

- megbízhatatlan adatgramma

- visszaigazolt adatgramma

- megbízható összeköttetés.

3. Hidak

LAN-ok összekapcsolása, LLC, 2 MAC és 2 fizikai réteg van benne

802.x - 802.y, 9 eset, 10 teendő (keret formázása, bitsorrend fordítás, prioritás eldobása, …)

Transzparens hidak (nem kell semmit állítgatni), hátrafelé tanulás.

Feszítőfás hidak, sok LAN, minden forrás és cél között 1 út legyen.

Forrás által irányított hidak, Dixon, 1987, a küldő tudja és beállítja az utat.

Távoli hidak, pont-pont bérelt vonal a hidak között.

4. Nagysebességű Hálózatok (HYLAN)

- FDDI (Filter Distributed Data Interface), 1994, Black

100 Mbit/sec, 200 km-es kettős optikai gyűrű, 1000 állomással

- FDDI II, gerinchálózati alkalmazás.

Keret: előhang, kezdetjelzés, keretezés, cél, forrás, CRC, végjelzés, keretállapot

16 + 96 bájt,

három időzítő: vezérjeltartási, vezérjel-körbefutási, szabályos átvitel időzítő

- Gyors Ethernet (fast Ethernet), 1996, Johnson

802.3u, 1995, 100 ms helyett 10 ms, 10Base-T 100 m,

100Base-T4, 100Base-TX, 100Base-FX

- HIPPI (High-Performed Paralel Interface), 1992, Tolmie

1600 Mbit/sec, 50 csavart érpár = 32 adatbit + 18 vezérlőbit, két kábel, 40 ms,

25 méter, 1016 byte fejrész, 2³²-n hosszú adatrész, 256 bájtos keretek, keret és hosszparitás

- Fibre Channel

HIPPI utóda fényvezető szálas csatorna, öt réteg (FC 0, 1, 2, 3, 4)

5. Műholdas hálózatok

WAN tipus, 10 000 km, irányítva 250 km-es nyaláb,

visszahajlított cső (bent pipe) műholdak, öt közös használat:

- lekérdezés (polling), logikai gyűrű a földi állomások számára

- ALOHA tiszta 18% hatékonyság, réselt jobb, referencia állomás

- FDM 36Mbit/sec 500 darab 6400 bit/sec PCM csatorna, SPADE rendszer

- TDM ACTS rendszer

- CDMA bonyolult, hadsereg használja, decentralizált, dinamikus.

V. Hálózati réteg (Adathálózatok)

1. Tervezési kérdések

- Szállítási rétegnek nyújtott szolgálatok

- célok: - szolgálatoknak függetlennek kell lenniük az alhálózat kialakításától

- el kell takarni az alhálózatokat (szám, tipus, topológia)

- egységes címzési rendszer szükséges.

- két tábor :

- alhálózat megbízhatatlan (IP)

- megbízható összekötéses alapú (ATM).

- Belső szervezés:   adatgramma (csomagok önálló életet élnek),

virtuális áramkör (azonos út, sorrendhelyesség).

- Forgalomirányító algoritmusok

Osztályozás: adaptív és nem adaptív

Algoritmusok:

- Legrövidebb útvonal

- Elárasztásos, szelektív elárasztásos

- Folyamalapú irányítás, minimális átlagos késleltetés

- Távolság vektor alapú irányítás, végtelenig számolás, megosztott láthatár

- Kapcsolat-állapot alapú irányítás, szomszédok megismerése

- vonalköltségek mérése

- kapcsoltállapot csomagok összeállítása

- kapcsoltállapot csomagok szétosztása

- új útvonalak számítása

- Hierarchikus forgalomirányítás , két , három szint , tartományok

- Mozgó hosztok forgalomirányítása, idegen ügynök, hazai ügynök, állandó lakhely

- Adatszóró forgalomirányítás

- feszítőfák

- visszairányú továbbítás

- Többesküldéses forgalomirányítás.

2. Torlódásvédelmi algoritmusok (congestion)

Túl sok csomag a hálózatban

Alapelvek: figyelés, beavatkozás, a rendszer módosítása

Megelőzés:

- Forgalomformálás:  lyukas vödör algoritmus,

vezérjeles vödör.

- Folyammeghatározás: belépés ellenőrzés (VC),

lefojtó csomagok,

súlyozott egyenlő esélyű sorbaállítás,

lépésről lépésre ható lefojtó csomagok,

terhelés eltávolítása,

dzsitter szabályozás (élénken táncoló),

RSVP (Resource ReSerV.) többesküldés esetén.

3. Hálózatok összekapcsolása

Több hálózatot intranetté kapcsolnak össze.

Kapcsolatok : LAN-LAN, LAN-WAN, WAN-WAN, LAN-WAN-LAN.

Az ismétlők (repeator) az egyedi biteket másolnak kábelszegmensek között.

A hidak (bridges) adatkapcsolati kereteket tárolnak és továbbítanak LAN-ok között.

A többprotokollos routerek (multiprotocol routers) eltérő hálózatok között továbbítanak csomagokat.

A szállítási átjárók (transport gateways) szállítási rétegben kapcsolnak össze bájtfolyamokat.

Az alkalmazási átjárók (application gateways) egy alkalmazás két részét kapcsolják össze az alkalmazási rétegben.

A különböző, főként azonos szintű protokollok között a protokoll konverterek (protocol converters). Teljesen különböző, többszintű architektúrák között is megvalósítják a megfeleltetést.

Miben különböznek a hálózatok: szolgálat, protokoll, címzés, többesküldés, csomag, szolgálat milyensége, hibakezelés, forgalomszabályozás, torlódásvédelem, biztonság, paraméterek, számlázás.

Hálózatok összekapcsolása virtuális áramkörök egymás után kapcsolásával.

Hálózatok összekötés nélküli összekapcsolása.

Alagút tipusú átvitel (tunneling).

Forgalomirányítás összekapcsolt hálózatban: belső átjáró protokoll (interior gateway protocol), a hálózatok között külső átjáró protokoll (exterior gateway protocol).

Autonóm rendszerek (AS) összekapcsolódása.

Egy tűzfal két csomagszűrőből és egy alkalmazási átjáróból áll.

4. Hálózati réteg az Interneten

Internet autonóm rendszerek (AS) összekapcsolt együttesének tekinthető.

IP (Internet Protocol) hálózatközi protokol

Az IP protokoll:

- Fejléc 5 × 4 byte (+opció), adatmezők: verzió, IHL, szolgálat tipusa, teljes hossz, azonosítás, darabolás, élettartam, protokoll, fejrész ellenőrző összege, forráscím, célcím.

- IP opciók: biztonság, szigorú forrás általi forgalomirányítás, laza forrás általi forgalomirányítás, útvonal feljegyzése, időbélyeg.

- IP címek 4 bájt, egyedi, NIC osztja.

- alhálózatok (subnets) csökkentik az útképző táblázat helyigényét.

Internet vezérlő protokolljai:

- ICMP (Internet Control Message Protocol) az Internet tesztelésére szolgál.

Üzenet tipusok: cél elérhetetlen, időtúllépés, forráslefojtás, átirányítás, visszhang, időbélyeg (RFC792).

- ARP (Address Resolution Protocol) címfeloldási protokoll (RFC826). Az IP

címhez (4 bájt) hozzárendeli az Ethernet címet (6 bájt).

- RARP (Reverse Address Resolution Protocol) szerver az Ethernet címhez megküldi az IP címet (RFC 903).

- BOOTP (RFC 951) UDP üzeneteket használ, routerek továbbítják.

Belső átjáróprotokoll: OSPF (Open Shortest Path First), RFC 1247

- szabványos

- többfajta távolságmérték

- dinamikus

- szolgálat tipusa alapján külön kezeli a valós forgalmat

- terheléskiegyenlítés

- hierarchikus rendszert támogatja

- biztonság

- háromfajta összeköttetés: kétpontos, többszörös hozzáférésű hálózatok adatszórási lehetőséggel és anélkül

- négy router osztály: belső, területhatár, gerinc, AS-határ routerek.

Külső átjárók router protokollja: BGP (Border Gateway Protocol), RFC1654

- külső átjárók a politikával is foglalkoznak

- kézzel fogalmazzák meg a forgalomirányítási korlátozásokat

- távolságvektor protokoll.

Többesküldés az Interneten: IGMP (Internet Group Management Protocol), RFC 1112

- forgalomirányítás feszítőfák használatával történik.

Mobil IP otthoni IP címet használ, de új helyen figyel a hirdetésnek nevezett adatszórásokra.

Osztálynélküli üzenetek közötti forgalomirányítás: CIDR (Classless Interdomain Routery),

RFC 1519

IPV6

- célok: nagyobb címtartomány, forgalomtáblák csökkentése, egyszerűsítés, biztonság

- fejrész (10×4 bájt): verzió, prioritás, folyamcimke, adatmező, következő fejrész, átugrás korlát, forráscím 16 bájt, célcím 16 bájt.

- címtartomány, szolgálattevők, bárhova küldés (anycasting), csoportcímzés

- kiegészítő fejrészek: forgalomirányítás, darabolás, hitelesítés, célopciók.

5. Hálózati réteg az ATM-ben

- virtuális útvonal, virtuális csatorna

- cellaformátum 5 × 8 = 40 bit + 48 adatbájt

- összeköttetés létesítése, Q.2391 ITU protokoll

- forgalomirányítás és kapcsolás, virtuális áramkör

- szolgálati osztályok:

- állandó bitsebességű (Constant Bit Rate, CBR)

- változó bitsebességű (Variable Bit Rate, VBR)

- rendelkezésre álló bitsebesség (Available Bit Rate, ABR)

- specifikálatlan bitsebesség (Unspecified Bit Rate, UBR).

- szolgálat minősége:

- felkínált forgalom

- megállapodás

- teljesítés.

QoS: PCR, SCR, MCR, COVT, CLR, CTD, CDV, CER, SECBR, CMR.

- forgalom formálás és forgalmi politika,

eredeti cellasebesség algoritmusa (Generic Cell Rate Algorithm, GCRA)

- torlódásvédelem: belépés ellenőrzése, erőforrásfoglalás, sebesség alapú torlódásvédelem

- ATM LAN-ok (VLAN).

VI. Szálítási réteg

Megbízható, gazdaságos adatszállítást biztosítson a forráshoszttól a célhosztig függetlenül a fizikai hálózattól vagy az adatbázison használt kommunikációs alhálózattól. Utolsó vég-vég ellenőrzés történik.

1. Szállítási szolgálat

- minősége, QoS (Quality of Service)

- paraméterek :

- összekötés-létesítési késleltetés

- összekötés létesítés hibavalószínűség

- átbocsátóképesség

- átviteli késleltetés

- maradó hibahibaarány

- védelem

- prioritás

- rugalmasság.

- szolgálati primitívek: LISTEN, CONNECT, SEND, RECEIVE, DISCONNECT

- szállítási protokoll elemei:

- címzés, TSAP-NSAP, TSAP-TSAP

- kezdeti összeköttetést létesítő protokoll (Initial Connection Protocol )

- folyamatszolgáltató szerver, névszolgáltató, katalógus szolgáltató

- hierarchikus címek, egyszerű címek

- összeköttetés létesítése, háromutas kézfogás (three-way handshake, 1975, Tomkinson)

- összeköttetés bontása, aszimmetrikus, szimmetrikus

- forgalomszabályozás és pufferelés

- nyalábolás, felfelé, lefelé.

2. Egyszerű szállításprotokolok

Aszimmetrikus modell, aktív és passzív oldal.

Összeköttetés:

- nem várja, leáll

- adott ideig vár (ez szerepel a példákban)

- blokkolódik, amíg nem jelentkezik a partner.

Hálózati csomagok: CALL REQUEST, CALL ACCEPTED, CLEAR REQUEST, CLEAR CONFIRMATION, DATA, CREDIT.

Állapotok: IDLE, WAITING, QUEUED, ESTABLISHED, SENDING, RECEIVING, DISCONNECTING.

3. Internet szállítási protokollok (TCP, UDP)

TCP összeköttetés alapú protokoll, RFC 793, 1122, 1323

TCP szolgálat csatlakozója (socket), 16 bites port azonosító + IP címből áll (TSAP).

RFC 1700 értékhossza a jól ismert portok listáját.

TCP összeköttetés bájtfolyam. Van sürgős adat szolgálat is.

TCP fejrész (5×4): forrásport, célport, sorszám nyugta, ablakméret, ellenőrző összeg, sürgősségi mutató.

TCP összeköttetések kezelése.

Állapotok: CLOSED, LISTEN, SYNRVCD, SYN SENT, ESTABLISHED, FINWAIT1, FINWAIT2, TIMED WAIT, CLOSING, CLOSE WAIT, LASTACK.

TCP átviteli politika: NAGLE-féle algoritmus, buta ablak jelenség.

TCP torlódásvédelme, torlódási közök, torlódási ablak.

TCP időzítő kezelése: ismétlési időzítő, folytatódó időzítő, életben tartó időzítő.

UDP ( User Datagram Protocol)

összeköttetés nélküli adatátvitel

UDP fejrész: forrásport, célport, UDP szegmens hossza, UDP ellenőrző összeg

Vezeték nélküli TCP és UDP

közvetett TCP, küldőtől bázisig, bázistól vevőig.

4. ATM AAL rétegek

AAL (ATM Adaptation Layer), SAR (Segmentition And Reassembly)

AAL1 A osztályú forgalom

AAL2 B osztály, Valósidejű folyamatok

AAL3/4 C, D osztály, Cellavesztésre és hibára érzékeny

AAL5 SEAL (Simple Efficient Adaptation Layer).

5. Teljesítőképesség

- problémák

- mérés

- soros TPDU feldolgozás.

6. Gigabites hálózatok protokolljai

sebesség és nem sávszélesség-optimumra kell tervezni.

VII. Alkalmazási réteg

1. Hálózati biztonság

- támadó, cél

- hagyományos kriptográfia

- helyettesítő kódok

- egyszerű kódok

- egyszer használatos bitminták

- nyilvános kulcsú algoritmusok.

DRS (Data Encryption Standard)

IDEA

2. Nyilvános kulcsú titkosítások

1) D(E(P))=P

2) D előállítása E alapján rendkívül nehéz feladat legyen

3) E feltörhetetlen

RSA (MIT algoritmus) z = p x q, p,q nagy prímszámok.

Hitelességvizsgáló protokoll.

3. Körzeti névkezelő rendszer (DNS)

- Feladat: hosztok nevének és IP számának megfeleltetése

- Világméretű osztott adatbázis (nevek, címek)

- Hiearchikus névtér, általános, országok, városok, intézmények

- Szolgáltatás: DNS (Domain Name Service) névkezelő rendszer

RFC 1034, 1035

- A táblázatban további erőforrás nyilvántartása is lehetséges

- A biztonság kedvéért elsődleges és másodlagos kiszolgáló gépek.

4. Egyszerű hálózatfelügyelő protokoll (SNMP)

- Feladat: figyelés, felügyelet

- SNMP (Simple Network Management Protocol) szabványok:

RFC 1157, 1441, 1448, 1452

- SNMP modell: - felügyelt csomópontok

- felügyeleti állomások

- felügyeleti információ

- felügyeleti protokoll.

- MIB felügyeleti adatbázis tartalmazza a felügyeletben használt változók gyűjteményét. 10 kategória és sok objektum.

- Az SNMP protokoll hét üzenettípust definiál:

- get-request/ változó értékeit kéri

- get-next-request/ következő változót

- get-bulk-request/ táblázatot kér

- set-request/ változót frissít

- inform-request/ helyi MIB leíró

-snmp2v2-trap/ ügynök-felügyelő csapda jelentés.

- Nevével ellentétben kb. 600 oldalas könyv is készült csak az SNMP-ről.

5. Elektronikus levél

Áttekintés

- Egyszerű levelek

- Fájlátvitel - a levél (fájl) első sora utalt a címzettre

- Ezek hátrányai:

- Nem szétosztható (több embernek)

- Nincs körülhatárolható szerkezete

- Nem adható át másnak a kezelése (titkárnő)

- Nem vegyíthető (kép hang szöveg stb.)

- Nincs felhasználóbarát kezelő felület.

- Két rendszer: RFC 822 (7 bites ASCII karakterkészlettel)

X.400 (8 bites, transzparens)

- Az RFC 822 vált közhasználatúvá .

Architektúrák és szolgáltatások

Két alrendszer:

- Felhasználói ügynök üzenet írása olvasása (UA)

- Üzenetközvetítő ügynök - a tulajdonképpeni kézbesítő (MTS).

Ezek a rendszerek öt alapvető funkciót támogatnak.

1. Szerkesztés: segítségadás apróbb formái

2. Kézbesítés: - kapcsolat létrehozás

- üzenet elküldés

- kapcsolat bontás önműködően.

3. Visszajelzés (nyugtázás)

Sikerült?

Visszautasították?

Elveszett?

Megtörtént?

4. Megjelenítés

Olvashatóvá tétel

Esetleges konvertálás

5. Elrendezés

A beérkezett üzenet további sorsa

Egyébb: - Postaláda

- Átirányítás

- Levelezőlista

- Kézbesíés visszajelzés illetve figyelmeztetés

- Titkosítás

- Alternatív címzett

- Titkárnő

Modern levél: Boríték - fejrész

- törzs.

Felhasználói ügynök

- Általános címzés: mailbox@location. Levelezési listáknál nem lehet megállapítani a címből hogy az maga a lista avagy a magán postaláda.

- E-levelek olvasása, fejléc adatmezői.

- MIME - többcélú hálózati levélkiterjesztés

- Ékezetes, héber-orosz, kínai-japán, csak hang és kép miatt is kell

- Új üzenet fejrész - MIME VERSION-MIME VERZIÓSZÁM

- BASE 64 kódolás (ASCII ARMOR) bináris kódolás küldése

- QPE idézett nyomtatható karakteres kódolás

- Tartalom típusok:

- Application: a többi tipustól eltérő feldolgozást igénylő

- Message: üzenet teljes beágyazása egy másikba

- Partial: darabokban történő küldés

- External Body: FTP címet ad meg

- Multipart: Többrészből álló üzenet, de teljesen elhatárolhatók a részek

- Mixed: a fajták is különböznek

- Alternative: választható (pl.: többnyelvű)

- Digest: nagyon sok részből összeálló egyetlen üzenet (pl.:vitafórum).

- Kézbesítés

SMTP Egyszerű levéltovábbító protokoll

Forrásgép – célgép, 25-ös port, e-mail daemon, smtp nyelv

Problémák: nem minden program tud 64 KBájtnál hosszabb üzenetet kezelni

Ezek kiküszöbölése: (RFC 1541) ESMTP-EXTENDED SMTP. A parancs EHLO a HELO helyett. Visszautasítás esetén: csak a HELO mehet. Ha az EHLO elfogadva, akkor az új parancsok és paraméterek lépnek életbe.

E-levél átjárók

Kell, ha a fogadó gép nincs közvetlenül az internetre kötve (tűzfal). Eltérő a szabvány (pl.: küldő RFC 822, fogadó X.400). A direkt kommunikáció ilyen esetekben lehetetlen. Ezt oldja meg az e-mail átjáró (e-mail gateway).

Végső kézbesítés

Olyan gépek esetén amelyek nincsenek közvetlenül az internetre kötve és önmagukban nem képesek emailt fogadni használják az email szerverrel való kapcsolatteremtéshez:

POP3 (Post Office Protocol, RFC 1225) protokoll

- kiképzés /belépés

- levél lehozás/törlés

- ASCII szövekből áll az SMTP re hasonlít

IMAP (Interactive Mail Access Protocol, RFC 1064) protokoll

- nemcsak idősorrend, különböző levél tulajdonságok kezelése

- több gépről elérhető

- nem másolja át az üzeneteket a saját gépre.

DMSP (Distributed Mail System Protocol, RFC 1056) elosztott levelezési rendszer protokoll

- több szerverről letölthetők egy gépre a levelek - utána kapcsolatbontás

- ekkor lehet olvasni, illetve válaszolni, újbóli kapcsolatfelvételre 'mennek el'

a levelek

- egyéb szolgáltatások lehetnek:

- filter: szabályokat lehet felállítani, hogy mely leveleknek mi legyen a sorsa

- átmenetileg más címre továbbítani a leveleket (pl.: személyhívóra).

Távolléti démon: formaüzeneteket küld válaszul. Az intelligensebbek egyéb információkat is megadhatnak, illetve levelező-listák esetén nem válaszolnak, ha a küldő már egyszer megkapta az üzenetet.

Személyiségi jogok

Sokan ezt úgy értelmezik, hogy lehetőség legyen csak a szándékolt címzett által olvasható levelezésre. Tágabb értelemben biztonságos, kódolt, mások által nem hozzáférhető levél információk tárolására és elküldésére. Két alkalmazás e területről:

PGP (Pretty Good Privacy, 1995, Phil Zimmermann)

- RSA, IDEA, MD5 titkosítási eljárásokra épít

- szövegtömörítést támogat

- digitális aláírási szolgáltatás .

PEM (Privacy Enhanced Mail, RFC 1421-1424)

- kanonikus formára hozás után MD5 hash üzenet előállítása

- RSA, DES, EDE titkosítás

- igazolások (szervezet, lakossági, anonim).

6. Hírek (USENET News)

- Feladat: világújság működtetése

- Hírcsoportok: comp, sci, humanities, news, rec, misc, soc, talk, alt.

- E-mail alapú, felhasználók írják (tömör, informális).

- Szolgáltatás: News szerverek tárolják a híreket (néhány téma, néhány nap)

RFC 1036

- NNTP (Network News Transfer Protocol) hírcsoport átviteli protokoll segíti

a továbbítást, RFC 977

- A felhasználói kliens már beépül a WWW nézegetőkbe is.

7. A Világháló (World Wide Web)

Történet

A háló ötlete Európából származik, amikor a CERN-i részecskegyorsító munkálataihoz szükséges volt nagy mennyiségű és folyamatosan változó adatállományt több országban való elérésére.

Az ötlet Tim Berners-Lee-től származik, és két év alatt az ötletből megvalósult technika lett, 1991 decemberében. Újabb két év múlva a mai képes böngészők őse (az oldal élvezhető formátumú megjelenítését elősegítő program), a Mosaic 1993-ban látott napvilágot, amivel gyakorlatilag a mai hálóra jellemző arculat alapja megteremtődött.

1994-ben megalakult a Világháló Konzorcium (a CERN és a MIT volt az alapító). A konzorcium célja a háló elterjesztése, és a protokollok (sémák) egységesítése.

A világháló felépítése hasonló a többi hálózatéhoz, számítógépek strukturált összekapcsolt rendszer, de a fő erőssége az adatok egységes formátumú megjelenítése. Az egységes megjelenítést a HTML (Hypertext Markup Language) nyelvel oldották meg. A fejlesztés, és maga a nyelv is úgy lett megcsinálva, hogy a fejlettebb verziójú oldalt a régi böngészők is meg tudják jeleníteni. Az újabb verziókban nem csak szövegek és képek megjelenítése lehetséges, hanem űrlapokat, animációkat is tartalmazhat. A probléma csak az, hogy a modernebb változatok nem minden funkciója jelenik meg így az oldalakon.

Az oldalak úgy alkotnak egységes rendszert, hogy az oldalakat un. linkekkel kapcsoljak össze. Ez egy szöveg vagy kép, melyre ráklikkelve a kapcsolódó oldalt jeleníti meg a böngésző. Ezzel gyakorlatilag bármekkora mennyiségű információ egységesen kezelhető, rugalmasan alakítható, bővíthető.

Vannak olyan oldalak is, melyek már nem csak képek és szövegek megjelenítését teszik lehetővé, hanem hang és videofelvételek bemutatására is alkalmasak. Ezeket un. segédprogramokkal jeleníthetjük meg. Ezek elérése viszont hosszabb lehet, a kapcsolat terhelhetőségének függvényében.

A Háló hardver oldala

A hálózat struktúráján keresztül a számítógépek, kérdezz-felelek típusú kommunikációt folytatnak. Ahhoz, hogy a rendszer mindig ugyanazt az oldalt jelenítse, szükséges a file elérésének egyértelmű megadására. Ezt URL-ekkel (Uniform Resource Locator = egységes erőforrás meghatározó) oldják meg. Például a https://www.w3.org/index.html (a Világháló Konzorcium honlapjának nyitóoldala) címen jól meg lehet mutatni a URL működését. A http az adatközlés protokollját mutatja, a www.w3.org a gép neve, amin az állomány található, az index.html pedig a file neve, amit keresünk. Ezeket meghatározott karakterek választják el egymástól, ami az egyes részek elválasztását szolgálja.

Az oldal letöltés közben az alábbi lépések zajlanak le:

A böngésző meghatározza az URL-t.

A böngésző megkérdezi a DNS-től a www.w3.org IP címét.

A DNS a 18.23.0.23-mal válaszol. (kommunikáció)

A böngésző kialakít egy kapcsolatot a 18.23.0.23 géppel.

Ez után elküldi a címre a GET /index.html parancsot.

A www.w3.org kiszolgáló elküldi az index.html filet.

A két gép bontja a kapcsolatot.

A böngésző megjeleníti az index.html tartalmát.

A böngésző az oldal ábráit is megjeleníti, ujjabb kapcsolatok létrehozásával.

A rendszer nehézségei pont az utolsó lépésből adódnak, mivel egy oldal sok képet is tartalmazhat, amihez a böngésző egyenként létrehozza a kapcsolatokat. Ha viszont a beolvasott oldalon több kép is ugyanarról a gépről tölthető le, akkor jó lenne, ha csak egy kapcsolatott létsítene a rendszer, és azon keresztül töltődnének le a képek. Erre már vannak tervek, a fejlesztések már megkezdőttek ez irányba.

A HTTP

A háló kommunikációs sémáját HTTP-nek nevezzük. Ennek része az URL megadása és a kapcsolattartás rendszere is (ld. a A háló hardver oldala-nál). Ez a protokoll nagyon rugalmas, annak ellenére, hogy csak adatátvitelre alkalmas, és nem tud megjeleniteni mást, csak szöveget és képet. Viszont a böngészőben beállított helyettesítő programokkal rengeteg féle képet képes kezelni.

A helyettesítő programok a kiszolgáló szerver és a böngésző közé kerülnek, aminek hatására nem a böngésző, hanem a helyettesítő program kommunikál a szerverrel, elvégezve az adott tevékenységet. A HTTP rendszer az alábbi funkciókat ismeri:

Az URL séma nyitott, így más jellegű protokollok is futtathatók ezen keresztül. A fejlett böngészők némelyiket értelmezni is tudják, illetve rendelhetőek hozzájuk olyan helyettesítő programok, melyek képesek azokat értelmezni.

A HTTP rendszernek eddig csak a komunikációs részéről beszéltünk, de beszélni kell az oldalak felépítéséről is. Az oldalak valójában speciálisan formázott szövegek, és ezt a formázási rendszert hivják HTML-nek. Ez nagyon egyszerű, csupán néhány tíz utasítást tartalmaz, könnyű megjegyezni és egyszerű a böngésző megírása is, mivel a program feladata csupán a jelölések felismerése és értelmezése.

HTML – Hipertext jelölőnyelv

A HTML egy jelölőnyelv. Ez azért hasznos, mivel egy folyó szövegben a böngésző sokkal könnyebben megtalálja az elvégzendő feladatokat, ugyanis az utasítás egyérteműen kiemelődik a szövegből. Ezt a kiemelést úgy érik el, hogy minden formázó utasítást egy <> jel közé teszik. Tehát ha vastag szót meg akarom vastagitani, akkor a <b>vastag</b> részt kell a HTML oldalba beírni, és azt a böngésző vastagon fogja megjeleníteni. A /b utasítás azt jelzi hogy a vastagítást csak odáig kell megcsinálni, utána már nem kell.

Néhány fontos címke itt érhető el.

A HTML nyelv valójában nem egy kész nyelv, több változata is ismert. A Mosaic a HTML 1.0 verzióját ismerte, ami csak az előző bekezdésben megadott parancsokat ismerte. A Netscape 3.0, amely Magyarorszagon igen elterjedt, már tudott aktív képeket, űrlapokat is, valamint a java korai alkalmazásait kezelni. A legújabb a (Netscape 4.0, Internet Explorer 5.0) a HTML 3.0 szabványát ismerik, amivel táblázatokat is lehet már szerkeszteni.

A rendszert úgy írták meg már kezdettől fogva, hogy ha valami olyan utasítást talál a böngésző, amelyet nem ért, akkor egyszerűen kihagyja. Ezért képes a régebbi verziójú bőngésző megjeleníteni újabb verzió szerint jelölt lapot. A megjelenés nem lesz azonos, mivel a jelölés egy részét figyelmen kívül hagyta a böngésző, de ez még mindig jobb, mint ha nem tudnánk meg semmit az oldal tartalmáról.

Az Internet rohamos fejlődőse végeredményben három dolognak köszönhető:

A nagysebességű vonalak kiépülésének.

A nagyon mobilis HTTP protokollnak (gyakorlatilag minden eddigi rendszert képes integrálni).

A java programozásnak, amivel gyakorlatilag a statikus adatközlő rendszerből egy eleven rendszert hozott létre.

A Java programozás

Az Internet kialakulása után, amikor már a böngészők korszaka javában tartott, megjelent egy programnyelv, amely az oldalakat színesebbé, sokoldalubbá tette.

Megjelent a script fogalma, aminek lényege, hogy a HTML kódba ún. kommentbe (<!--// és //--> jelek közé téve) egy programot tettek, melyben azon utasítások voltak megírva, amely elevenné, mozgalmassá, változatossá tette az oldalakat, és már alapvető programozói ismereteket igényel a megírásuk. Két fő képviselője van ennek a rendszerenek, a Perl- és a Java-script.

Ennek tanújele, ha a link színe vagy ábrája megváltozik, ha fölé mozgatjuk az egér kurzorát, vagy ha ráklikkelünk. Másik éredekes megoldás, ha pl. egy madár követi az eget. Harmadik, ma is szivesen használt megoldás, ha a linkek hivatkozásának megjelenitésére használt sorba üdvözlő, tájékoztató szöveg jelenik meg.

Azonban megjelent az igény, hogy komoly, nem egy-két sorban elintézhető feladatokat is megtegyen a lap. Ekkor jelent meg a Java programozási nyelv. A script és a programozási nyelv nevének azonossága nem véletlen. Mind a kettőt ugyanabból a programnyelvből fejlesztették ki. Hasonló a rendszerük is, de a programnyelv, mely elvileg, és gyakorlatilag is képes a böngészöktől függetlenül is működni, sokkal többre képes, mint a script, mely csak a böngészővel együtt, annak részeként képes funkciónálni.

Ezekre sok példát lehet említeni:

Automatikus megrendelő-nyomtatványok, melyek ellenörzik, hogy minden szükséges adat meg lett adva

Az Interneten keresztül játszható játékok egy része.

A látogatotságott mérő számlálók programjai

A kölünböző hirdetőfelületek müködését szabályozó kicsi programok.

A sokféle lehetőségnek csak a fantázia álhatja az útját.

Protokollok

A protokollok használata lehetővé tette, hogy a különböző alkalmazásokat az egységes formátumú HTML nyelvbe be lehesen illeszteni. Jó példa, ha a program leirásához a program is oda van csatolva. Ekkor ftp protokollal letölthetem a merevlemezre, nem kell letöltenem az oldalt, utána a böngésző még meg is próbalja jeleníteni, és utána mentem le manuálisan.

A legfontosabb protokollok:

HTML: Az oldalakat megjelenítő, az Internet alapértelmezett protokollja, ha nem ad meg a felhasználó protokollt a böngészőben, akkor automatikusan ezt fogja választani.

FTP: File-k másik gépre való felvitelére ill. onnan való letöltésére alkalmazott protokoll.

FILE: A helyi állományok megnyitására alkalmazott protokoll. Helyi anyagok megnézésere és a HTML formátumú oldalak szerkesztésére használt formátum.

NEWS: Az Internet elött is müködő, egységesített hirlevelek megjelenítésére használt protokoll. Lehet vele news-szerverhez kapcsolódni, vagy hircsoport cikkét elolvasni. Eredetileg a USENET szolgáltatása volt, de az Internetről is elérhető mamár.

GOPHER: Az Internetet WWW-t megelöző időszakban nagyon jó módja volt az információ áramlásának a gopher. Csak szöveg megjelenítésére alkalmas, de pont ezért nagyon az adatok elérése nagyon gyors. Még mindig elterjedt szöveges (nem grafikus) ASCII terminálokon ideális. A használata egyszerű, az információ fa struktúrát követő könyvtár rendszerben elérhető.

MAILTO: a levélírásra utal, ami után egy e-mail cím következik. Az esetek egy részében a böngészőből közvetlen lehet küldeni egy levelet, vagy pedig megnyitja a rendszer levelezőjét, a címzettet automatikusan beillesztve.

TELNET: Egy másik géphez lehet vele kapcsolódni, hasonlóan, mint a telnet programnál. Általában a számítógép telnet programja nyílik meg, mint segédprogram egy ilyen URL megnyításakor.

A HTML kódok

A HTML 1.0 szabvány csak néhány formázó utasítást ismert. Bármilyen utasítást, ami <> jelek között van, és nem ezek közül valamelyik, azt figyelmenkívül hagyja, és az oldalon sem jelenik meg.

A <<!--// és a //-->> jelek közé tett résszel is ugyanígy jár el. Ezt kommentnek nevezik, amibe eredetileg a szerző adatai és megjegyzései kerültek, de a későbbi szabványokben ide került a szkript is.

Példahonlap

Itt következik egy egyszerű oldal formátuma. A kód azért lett ilyen hosszú, hogy könnyebben át lehessen látni, egy esetleges átalakításnál, és a szerkesztést is megkönnyíti. Az oldal csak a HTML 1.0 szabvány utasításait használja fel. Célszerű a formázó utasításokat nagybetűvel írni, hogy könnyen megtalálhatóak legyenek, ez főleg nagy mennyiségű szövegnél érezhető segítség, illetve jó, ha a kód legalább részben tükrözi a valódi megjelenést. Egyes Web-szerkesztő programok az utasításokat eltérő színnel is ki szokták emelni, ezzel is segítve a szerkesztő munkáját.

<HTML>  <!--// A HTML formázás kezdete //-->

<HEAD>  <!--// a fejléc kezdete //-->

<TITLE> EGYESÜLT SZERKENTYŰ RT.</HEAD> <!--// az oldal címe //-->

</HEAD>  <!--// a fejléc vége //-->

<BODY>  <!--// A megjelenő szöveg kezdete //-->

<H1>Üdvözöljük az ESZ honlapján</H1>  <!--// címsor //-->

<BR>

Boldogok vagyunk, hogy <I>Ön</I> ellátogatott az <b>Egyesült Szerkentyű</B> honlapjára. Reméljük, hogy <I>ön</I> minden szüks ges tudnivalót megtalál itt.

<P>Alább élőkapcsolatott biztosítunk számos kiváló termékünkhöz. Ön rendelhet elektrunikusan (WWW- n) keresztül, telefonon vagy faxon.

<HR>  <!--// Szoktak berakni egyenes vonalat az eltérő részek elválasztására //-->

<H2>Termékismertető</H2>

<UL>  <!--// Egy példa a listák használatára //-->

<LI><A HREF=https://valami.com/nagy>Nagy szerkentyűk</A>

<LI><A HREF=https://valami.com/kicsi>Kis szerkenty </A>

</UL>

<H2>Telefonszámok</H2>

<UL>

<LI>Telefon: 1-800-VALAMI

<LI>FAX: 1-9999-3546-2736

</UL>

</BODY>  <!--// A megjelenő szöveg vége //-->

</HTML>  <!--// A HTML kód vége //-->

Egy példa az űrlapokra

A fejlettebb HTML-verziók több új lehetőséget adnak adatok továbbítására, és lehetővé vált adatok vissza irányú küldése is. Ennek jó példája az rlap. Azonban ezen funkciókhoz néhány új formázó utasítást is be kellet vezetni. Egy megrendelőlap HTML-kódja így néz ki:

<HTML>

<HEAD>

<TITLE>ESZ ÜGYFÉL MEGRENDELŐ LAP</HEAD>

</HEAD>

<BODY>

<H1>ESZ ÜGYFÉL MEGRENDELŐ LAP</H1>

<FORM ACTION=https://valami.com/cgi-bin/order.cgi METOD=POST> <!--// űrlap megadása //-->

<P>Név <INPUT NAME=”costumer” SIZE=46> <!--// változók megadása //-->

<P>Utcanév <INPUT NAME=”address” SIZE=40>

<P>Város <INPUT NAME=”city” SIZE=20> Megye <INPUT NAME=”country” SIZE=4> Ország <INPUT NAME=”state” SIZE=10> <!--// ha nem fér ki egy sorba az, ami a megjelenéskor egy sorba kerül, jó egy pusz entert ütni //-->

<P> Hitelkártyaszám <INPUT NAME=”cardno” SIZE=10> Lejárata <INPUT NAME=”expires” SIZE=4> M/C <INPUT NAME=”cc” TYPE=RADIO VALUE=”mastercard”> Visa <INPUT NAME=”cc” TYPE=RADIO VALUE=”visacard”>

<P>Szerkenyű mérete Nagy <INPUT NAME=”product” TYPE=RADIO VALUE=”expensive”> Kicsi <INPUT NAME=”product” TYPE=RADIO VALUE=”cheap”> Expressz küldönccel szállítás <INPUT NAME=”express” TYPE=CHECKBOX>

<P><INPUT TYPE=SUBMIT VALUE=”rendelés elüldése”> <!--// elküldő gomb megadása //-->

<P>Köszönjük, hogy megrendelt egy ESZ szerkentyűt. A legjobb szerkentyű, amit kapni lehet

</FORM>

</BODY>

</HTML>

Egy példa a táblázatokra

Az 3.0 verzió lehetőséget ad a táblázatos elrendezésre. Ennek az előnye, hogy a menük megjelenítése már nem csak un. frém eljárással lehetséges, ami az oldalt gyorsabbá teszi, hanem az oldal szerves részévé teszi annélkül, hogy az oldal szerkezete megtörne. A példa a különböző HTML verziók eltéréseit mutatja:

<HTML>

<HEAD>

<TITLE>Néhány eltérés a HTML verziók között</HEAD>

</HEAD>

<BODY>

<TABLE BORDER=ALL RULES=ALL> <!--// táblázat megadása //-->

<CAPTION>Eltérés a HTML verziók </CAPTION><!--//a táblázat fejléce//-->

<COL ALIGN=LEFT> <!--// Az oszlop igazítását állítja be //-->

<COL ALIGN=CENTER>

<COL ALIGN=CENTER>

<COL ALIGN=CENTER>

<TR> <!--// Sor megadása //-->

<TH>Alkalmazás<TH>HTML 1.0<TH>HTML 2.0<TH>HTML 3.0

</TR>

<TR>

<TH>Aktív képek és képek  <TH> <TH>X<TH>X

</TR>

<TR>

<TH>Egyenletek <TH> <TH>  <TH>X

</TR>

<TR>

<TH>Űrlapok <TH> <TH>X<TH>X

</TR>

<TR>

<TH>Linkek <TH>X<TH>X<TH>X

</TR>

<TR>

<TH>Képek <TH>X<TH>X<TH>X

</TR>

<TR>

<TH>Listák <TH>X<TH>X<TH>X

</TR>

<TR>

<TH>Eszköztárak <TH> <TH> <TH>X

</TR>

<TR>

<TH>Táblázatok <TH> <TH> <TH>X

</TR>

</TABLE>

</BODY>

</HTML>

8. Osztott rendszerek

Az előzőkben nem ismertetett rendszereket, alkalmazásokat tárgyaljuk (mind a TCP/IP, mind a „virtuálisabb” elveket alkalmazó OSI architektúrából.

A következő alkalmazási protokollok (kulcsszavak) kerülnek szóba:

- TELNET, VT terminálok (emulációk)

- FTP, FTAM, XTP fájl átviteli protokollok

- SMTP, MOTIS (MHS, X.400) üzenet-továbbító rendszerek

- NFS (OPRSZ.) hálózati fájl rendszer

- RPC/XDR (OPRSZ.) távoli eljáráshívás.

VT

A VT virtuális terminál protokollja arra ad módot, hogy alkalmazásokban egységes terminálkezelést programozhassunk függetlenül az alkalmazást felhasználó fizikai termináloktól. A VT terminálra, mint közös nevezőre természetesen el kell készíteni az adott fizikai terminál és VT közötti konverziót mindkét irányban. Ez egy többlet tevékenység, de bőven kárpótol bennünket a változatlanul hagyott, jól működő alkalmazás használata. A telematikai protokolloknál talán még fontosabb szerepet játszik ez az elv, általában nagyszámú, heterogén terminálpark áll rendelkezésre, alkalmazásuk egyszerű átalakító programok használatával könnyen lehetséges.

MHS

Előzőkben részleteztük és a sok levelezőprogramot és sok féle levéltovábbítási protokollt közül kiemeltük az ARPANET-ből az SMTP-t (Simple Mail Transfer Protocol). Az üzenetküldés általános problémáját hivatott megoldani a CCITT X.400 MHS (Message Handling System) rendszere illetve ezzel nagyon rokon ISO MOTIS (Message-Oriented Text Interchange Systems) rendszere. Sikeresen oldották meg a problémát és megvalósították a boríték címzés rugalmasságát, a küldő/fogadó azonosítását és az üzenet hatályosítását és kapcsolatát más üzenetekkel. A címek kezelését az X.500 katalógus (Directory) bevezetésével javasolják megoldani, egyre több cég tölti fel ezt az objektum orientált rendszert aktuális személyekre, számítógépekre és szolgáltatásokra vonatkozó tartalommal

NFS

A SUN által megtervezett NFS (Network File System) protokollnak nagy jelentősége van, ha a programunk, alkalmazásunk független szeretne maradni az adott állományok elhelyzekedésétől a hálózaton. Hasonlóan a RPC-hez NFS démonok segítenek a programnak kapcsolatba kerülni az éppen aktuálisan szükséges adatállománnyal. Ez tulajdonképpen az adatállományok szétosztását jelenti a hálózaton.

RPC/XDR, távoli eljáráshívási protokoll

Az RPC (Remote Procedure Call) nem igazán illeszkedik az OSI architektúrába, összeköttetésmentes párbeszédmenedzselésre tervezték a SUN szakemberei. Működése a napjainkban egyre gyakrabban használatos ügyfél/szolgáltató (client/server) modellre épül, amely a funkciók megosztásával segíti az osztott rendszerekben az egyre megbízhatóbb alkalmazások létrehozását.

A RPC lényegében egy program szétosztását teszi lehetővé több számítógépre a távoli eljárás aktivizálásával. Az adott gépekben az RPC csonk programok (démonok) együttműködésével képes a főprogram elindítani a távoli eljárást és átadni számára a futáshoz szükséges paramétereket és megkapni az eredményeket a távoli eljárás befejezése után. A XDR (eXternal Data Representation) protokoll a különböző számítógépes platformok különböző adatábrázolásai között egy 'közös nevezőt' definiál az adatok egyértelmű jelentésének biztosítására (lásd. SUN ONC architektúra).

9. Multimédia

A multimédiás megoldások az informatika legkedveltebb területét jelentik. Ez a fejlesztőknek izgalmas programozási kihívás, a technikusoknak komoly munka a hálózat megfelelő kiépítése, a befektetőknek pedig nagy profitot igérő terület.

Ez a terület hangok, képek, filmek rögzítésével és hálózaton keresztüli továbbításával foglalkozik. A problémát az okozza, hogy ezek nagy tárterületet foglalnak el, illetve nagy sávszélességet kivánnak az átvitelhez.

Hangok rögzítése

A hangok terjedése gyakorlatilag peiródikus nyomásváltozásként írható le. Ezt a számítógép számára egy analóg-digitális átalakítóval teszik elérhatővé. Ennek lényege, hogy a nyomásváltozást 0-ák és 1-esek n-darabos csoportjaira bontja szét. A gondot az okozza, hogy egy másodpercben több ezerszer (8000) kell ezt az átalakítást elvégezni, hogy a rögzített adatokból lejátszáskor élvezhető felvétel legyen. Ha ebbe belegondolunk, nem csoda, ha egy hangfelvétel mérete nagyon nagy lehet. Ezt tömörítéssl szokták csökkenteni.

A tömörítés elve, hogy azonos részeket keresünk a tömörítendő dokumentumban, és azok helyét megadva csökkenthető a méret. A tömörítés akkor jó, ha sok azonos rész van, és azok nagyon gyakoriak. Ez a hangfelvételeknél jó, mivel csupán 2ⁿ jele van a hangfelvételnek, és azoknak csak sorszám szerint kell a helytüket megadni. A telefon- hálózatoknál 7 vagy 8, zenei anyagoknál pedig 16 bitre bontja a hangot; 8000- ill. 44000-szer másodpercenként. Ez tömörítés nélkül zenénél másodpercenként több mint 14 GB, tömörítve viszont csak néhány kB. Az egyszerű tömörítés lehetövé teszi a realtime (valósidejű) használatot is, azaz a kicsomagolás és a lejátszás egy időben zajlik, minimális hardverhasználat mellett.

Állókép rögzítése

A képek rögzítése, ami a modern kor elvárásainak megfelelően mindig színeset jelent hasonló problémákkal küzd mint a hangrögzítés.

Vegyünk egy nagyon egyszerű, “avangard” kép problémáját. A kép négyzet alakú, egyszínű, nincsenek rajta tónusok, árnyékok. Ennek rögzítése nem nehéz, mivel csak meg kell adni a kép színét, és azt, hogy az egész így néz ki. A színeket meg lehet adni egyesével, de ez nehézkes, mivel az emberi szem több tízezer színt képes megkülönböztetni. Ehhelyet a 3 alapszín keverékeként adom meg a kép színét, és ha konzisztensen adom meg a színek arányának sorrendét, néhány byte-on tudom tárolni az egész képet.

Ha egy olyan képet, mely ennél bonyolultabb ugyancsak ezzel a módszerrel alakíthatom át. A trükk az, hogy a képet előszőr kicsi részekre (képpontokra) bontjuk, és a legnagyobb arányban előforduló színűre alakítom a kockát, hasonlóan a képzeletbeli képhez. Ez a felbontás egy TV képernyőnél 525*700 illetve 625*832 képpontot jelent. Ennek mérete megint több GB. A méretett lehet csökkenteni egységesített helyazonosítással, ami a hely kódolását lerövidíti. A tömörítés a hangnál elmondott tényezők miatt ugyancsak egyszerű, habár itt a lehetőségek száma nem olyan kevés, így a tömörítés sem olyan jó. Egy színes kép mérete több tíz kB is lehet.

Videofelvételek rögzítése

A feladat az előzőekben taglaltakat magában foglalja, viszont van egy még jelentősebb probléma: a hangot és a képet szinkronban kell lejátszani. Ez csak elsőre tűnik egyszerűnek, mivel a méretre is figyelni kell. Ugyan a hang arhiválása kevesebb helyet foglal, de az összehangolás miatt nagyon nehéz a rögzítés. Nem lehet tetszőlegesen, akár 44000 hangmintát venni másodpercenként, míg a képből is veszünk akár százat is. Az ilyen felvételt nehéz tárolni, és a továbbítása is nehézségekbe ütküzik

A megoldás valahol középúton van. A szem tehetetlensége sokkal kisebb, mint a fülé, azért másodpercenként 24-36 képet rögzítenek, és képenként 80-100 hangmintát rendelnek hozzá. A lejátszás pedig úgy történik, hogy a képet megjelenitik, majd lejátszák a hozzá tartozó 16 bites hangmintákat. Ezután jelenik meg a következő kép. A méret miatt a hangminták száma egy feltételen belül állandó, így a hang és a kép külön rendezhető, és jobban tömöríthető.

A képek rögzítésekor van még egy tényező, amely a méretet lecsökkenti. Egy felvétel két kockája között nincs nagy eltérés, ezért ha csak minden tizedik képet rögzítjük, és a következő kilencről csak az eltéréseket jegyezük fell, akkor a méret jelentősen csökken. Természetesen ezek a felvételek is realtime-ban tömöríthetőek.

Hálózati megvalósítás

A hálózatok egységesedése, illetve a sok forrásból származó multimédiás anyagok egyszerű lejátszhatósága megkövelte a szabványosítást. A hangfelvételek wav, snd, voc rendszerűek, a képek gif, jpg formátumúak, míg a videó felvételek rögzítésére mpg formátumot használnak. A modern lejátszó rendszerek már képesek ezeket olvasni. Léteznek szerkesztő programok is, amelyekkel házilag is alakíthatóak a dokumentumok, néhány eszköz segítségével pedig a rögzítés is megoldható.

A hálózatok egy másik hatása a hálózati rádiózás és videózás igénye. Az alaprobléma az, hogy a méretes file-ok mozgatása nagy forgalmat generál, főleg ha a letöltés és a lejátszás egy időben történik. Ezért használják a hálózati megosztást. Ennek lényege, hogy a felvételt egyszer küldi el a rendszer, és utána egy lokális szerver ideiglenesen tárolja a felvételt, ahonnan a felhasználók már letölthetik azt. Ennek ellenére a videó-átvitelhez nagy áteresztő képességű hálózat szükséges, ami nagy beruházást igényel, működtetése viszont szinte csak a gépek áramszámlájába kerül.

9. Mellékletek

9.1. Irodalomjegyzék

Könyvek

1. Sebestyén, B.: Helyi számítógép-hálózatok, Műszaki Könyvkiadó, 1987.

2. Tanenbaum, A.S.: Számítógép-hálózatok, Novotrade Kiadó kft. - Prentice Hall, 1992.

3. Martin, J. - Chapman, K.K.: Lokális hálózatok, Novotrade Kiadó kft. - Prentice Hall, 1992.

4. Stallings, W.: Data and computer communications, Macmillan Publishing Company, 1988.

5. Stallings, W.: Local Networks, Macmillan Publishing Company, 1990.

6. Black, U.D.: Data networks, Prentice - Hall, 1989.

7. Black, U.D.: Computer Networks, Prentice - Hall, 1987.

8. Kochmer, J.: User services internet resource guide, Northwestnet, 1992.

9. Dvorak, J.C.: Dvorak's guide to PC telecommunications, Osborne Mc Graw-Hill, 1990.

Comer, C.E.: Internetworking with TCP/IP, Prentice Hall, 1991.

Banks, M.A.: Understanding FAX and elektronic mail, Howard W. Sams & Company, 1990.

Nacsa, S.: Helyzet/Jelentés 1982-2002, 4. kötet, Hálózati alapok, Computerworld Informatika kft., 1990.

McConnell, J.: Internetworking computer systems, Prentice Hall, 1988.

Davies, D.W.: Számítógép-hálózati protokollok, Műszaki Könyvkiadó, 1985.

15. Walrand, J.: Communication Networks, Irwin, 1991.

16. Quarterman, J.S.: The Matrix, Digital Press, 1990.

17. Tarnay, K.: Protocol specification and testing, Akadémiai Kiadó, 1990.

18. Lengyel Veronika: Az Internet világa, PCBooks, MTA SZTAKI, 1995.

19. Held, G.: Data & CC, Terms, definitions and abbreviations, John Wiley & Soms, 1989.

20. Malamud, C.: Stactecs, Interoperability in the Today's Computer Networks, Prentice Hall, 1992.

21. Gaffin A.: Nagy Internet Kalauz Mindenkinek, IIF, Budapest, 1994.

22. Bakonyi G., Drótos L., Kokas K.: Navigáció a hálózaton, IIF, Budapest, 1994.

23. Dr. Kónya László: Számítógép-hálózatok, LSI Oktatóközpont, Budapest,1997.

24. Móricz Attila: NOVELL hálózati alapismeretek, LSI Oktatóközpont, Budapest, 1994.

25. Füstös János: Word Wide Web, Szak Kiadó Kft., Bicske, 1996.

26. Tanenbaum A. S.: Számítógép-hálózatok, Panem-Prentice-Hall, Budapest, 1999.

Cikkek, Kiadványok

1. ONC/NFS A technology guide to distributed computing, Sun Mikrosystems, 1992.

2. Schafer, R.A.: A user's guide to electronic mail, Rice University, Houston, 1992.

3. Hálózati szolgáltatások az UNIX operációs rendszerekben (tanfolyami segédlet), MTA SZTAKI, 1991.

4. Networkshop'92, Konferencia anyagok, évenként, 1992-1995.

5. Az IIF, NIIF fejlesztési koncepciója 1991-1993, 1994-1997.

6. IIF Hírek, IIF tanfolyami segédletek, NIIF füzetek, 1992-1995.

7. Conhaim W.W.: Computer Conferencing in Business, LINK-UP, 1989.

8. CeBIT News,

9. Global Enterprise Networking Directory, Data Communications, August 21, 1995.

10. Networld + Interop 94, 95, Networking Summit Program.

11. Computerworld & Számítástechnika, kéthetenként, 1994-95.

12. PC WORLD, havonta, 1995.

13. Highlights 1995, IEEE Spectrum January 1995.

14. TINA-C, Telecommunications Information Networking Architecture - Consortium, EUNICE '95 (Znaty S., EPFL).

15. Zakon R.H.: Internet Timeline, Internet Sources, 1995.

16. Szerednyei Tibor: Lokális hálózatok, ITTK tanfolyam, 1995.