A hálózatok általában

Hálózatok célja, előnye, hátránya

Előnyei:

Erőforrások megosztása

Kommunikáció gyorsaság

Közös munka

Hibatűrés

Hátrányai:

Biztonsági megfontolások

Pénzbe kerül a kiépítés

Fenn kell tartani

A hálózati kommunikáció elemei:

1. Hálózati illesztő (interface):

Modem, ISDN kártya, ASDL-modem, kábelmodem

2. Átviteli közeg:

1) vezetékes:

koax: 10BASE2 vékony, 185m max

10BASE5 vastag, 500m max

Optikai: egymódusú

többmódusú

Csavart érpár: UTP

2) vezeték nélküli:

Lézer (rálátás szükséges)

Infravörös (rövid távú)

Mikrohullámú (vízben elvész)

Rádiófrekvencia

3. Protokoll

Ø Tcp/ip (http, HTML stb. - címezhető)

Ø ipx/spx (régi, nem címezhető)

Ø netbeui (nem routolható)

Ø appletalk (Macintosh gépekhez)

4. Szoftvertámogatás

Microsoft Networks ügyfél

Novell NetWare ügyfél

Intranet Ware

A szoftverek meghatározzák a hálózat teljesítményét és a gépek számát.

A hálózatok Jellemzői:

Elrendezés szerint:

Topográfia: fizikai elrendezés

Topológia: logikai elrendezés

Topográfia szerint:

Koax: sín vagy gyűrű

Csavartér: gyűrű vagy csillag

Optikai: csillag vagy gyűrű

Topológia szerint: lehet: busz (sín), gyűrű, csillag, fa, stb.

Minden topológiához különböző hálózati illesztő kell.

Minden címezhető, önálló entitást (PC, nyomtató) HOST-nak nevezzük.

Kiterjedés szerint:

1. PAN: (Personal Area Network), személyi kapcsolat (Bluetooth, Irda)

2. LAN: (Local Area Network), helyi hálózati kapcsolat

Peer to peer (gép-gép alapú)

Client-server (alárendelt alapú)

Intézményekben, soros vagy párhuzamos porton keresztül, vagy RJ45 porton keresztül vannak összekötve.

3. MAN: Metropolitan Area Network, település nagyságú hálózat

4. WAN: (Wide Area Network), világ, Internet

A WAN routert használ, a PAN, a LAN, és a MAN nem, mert nem kapcsolt hálózat.

Adatátvitel szerint:

UTP (kábel, műhold, mikrohullámú)

PSTN (telefonvonalon, de telefonálni nem lehet közben)

ISDN (digitális, telefonálni is lehet)

ADSL (különböző frekvenciát használ a telefon és Ne.)

Hozzáférés alapján lehet:

Nyílt (Internet)

Zárt (helyi, munkahelyi hálózat)

A Kapcsolat módjai:
Client server Alárendelt		Peer to peer Gép-gép alapú
Átviteli irány
Szimplex: Egyirányú: pl. TV	Half duplex: Kétirányú: pl. adó-vevő		Full duplex: Egyszerre ad és vesz: pl. telefon
Átvitel ütemezése
Aszinkron:		Szinkron:
Az adó és a vevő független egymástól		Egyeztet az adó és a vevő

Réteg modellek
OSI modell: 7 rétegű	TCP/IP modell: 4 vagy 5 rétegű
1. fizikai	1. hálózatfelületi réteg
2. adatkapcsolati
3. hálózati	2. Internet réteg
4. átviteli- szállítási	3. szállítási
5. viszony	4. feldolgozó és alkalmazás
6. megjelenítési
7. alkalmazási

Fizikai réteg

Feladata:

Bitek továbbítása a csatornán

A jelek biztosítása (az 1 jelű bit, a csatorna végén is 1 jelű legyen)

Figyeli, mikor jön létre a kapcsolat, 1 bit továbbítása mennyi időbe telik

Kódolás és technikai megoldás (koax, UTP, stb.)

Átviteli problémák:

Csillapítás: terjedés közbeni energia csökkenés

Torzítás: jelek különböző terjedési sebessége

Zaj: külső forrásból érkező energia

Minden csatornának 2 korlátja van:

1. Nyquis-korlát (zajmentes)

2. Shanon.korlát (zajos)

Átviteli jelek jellemzői:

Analóg: (Hz) Digitális: (Baud, D/s)

Amplitúdó moduláció: Több logikai csatorna egy

Frekvencia moduláció: fizikai csatornában:

Kvadratúra moduláció: Összenyalábolt hullámok

Fourier szerint feltételezzük, hogy a jel örökké ismétlődik, a valóságban azonban „zaj” hatására a jelek gyengülnek és torzulnak. Azt a frekvencia-tartományt, ahol a jel nem csökken az eredeti jel teljesítményének fele alá, sávszélességnek(jelváltozások száma 1 sec alatt) nevezzük:

Adatsávszélesség mértékegysége: Mb/s, Kb/s, Gb/s.

A sávszélesség az átviteli közeg fizikai tulajdonságától, a közeg felépítéstől, vastagságától és hosszúságától függ.

A jel(S)/zaj(N) viszonyát 10 log S/N-ben adják meg, melynek mértékegysége decibel (db).

A tényleges átvitelhez valamilyen fizikai közeget alkalmazunk: vezetékes, vezeték nélküli.

Vezetékes közegek:

Sodrott érpár: csökkentik az egymás közötti elektromágneses kölcsönhatást. Alkalmas analóg és digitális jel-továbbításra is.

UTP kategóriák: minél nagyobb a szám, annál több a csavarás.

Sávszélesség: 3-as 16 MHz

5-ös 100 MHz

6-os 250 MHz

7-es 600 MHz

Koax kábel: jobb az árnyékolás, ezért az adatokat gyorsabban és nagyobb távolságra tudjuk eljuttatni.

50 Ohm-os koax inkább digitális jelhez

75 Ohm-os koax analóg jelekhez

A mai koaxiális kábelek sávszélessége közel: 1GHz.

Optikai(fényvezető) üvegszál: a fény akár több km-t is megtehet veszteség nélkül.

Többmódusú: amikor a fény visszaverődik

Egymódusú: kisebb átmérőjű üvegszál, a fény nem verődik vissza, gyorsabb és akár 100 km hosszú is lehet erősítő nélkül.

ISDN digitális hálózat:

Alapja a digitális bitcső. Telefonvonal számlázású ezért nagyon költséges. 1 vonalra max 7 eszköz csatlakoztatható. Csatlakozója ISDN kártya (RJ11)

Az ISDN csatorna típusai:

B: forgalmi csatorna; B=64 Kb/s

D: jelzési csatorna; D16=16Kb/s; D64= 64 Kb/s

A többi forgalmi csatorna: H0=384 Kb/s; H11=1536 Kb/s; H12=1920 Kb/s

Alapsáv: 2db 64 Kb/s-os „B”

1 db 16 Kb/s-os „D” ez a kettő bruttó: 192Kb/sà144 Kb/s

Szélessáv: 30 db 64 Kb/s-os „B”

1 db 64 Kb/s-os „D” ez a kettő bruttó: 2048 Kb/sà1984 Kb/s

Mindkét sávnál a különbözetet (Kb/s) szinkronizációs és fenntartási feladatok vezérlésére tartják fenn.

Az ADSL:

A meglévő 1,1 MHz sávszélességet 3 részre osszák fel:

1. POST- régi telefon szolgálat,

2. Feltöltési sáv, Frekvenciaosztásos multiplex.

3. Letöltési sáv.

Maximális sebessége: 24Mb/s.

ADSL eszközök elrendezése:

VDSL: az ADSL nagy sebességű, (25Mb/s) digitális változata.

HDSL: xDSL alapú, 2Mb/s sebességű digitális vonal.

Multiplexelés:

Lényege: hogy 1 vezetéken, több telefonbeszélgetés is lebonyolítható legyen. A digitális tönkök multiplexelhetők.

2 fő csoportja van:

Frekvenciaosztásos multiplexelés(FDM): a frekvenciatartományt logikai csatornákra osztja, minden előfizetőnek 1 csatorna.

Időosztásos multiplexelés(TDM): a felhasználók periodikusan egymás után adhatnak, a teljes sávszélességen de egyszerre csak rövid ideig.

Optikai csatornán a frekvencia osztás egy másik változatát használják, mégpedig a hullámhosszosztásos multiplexelést(WDM): 4 szál más-más hullámhosszt használ így a 4 szálat 1 szálra, nyalábolja össze, majd a végállomáson újra 4 felé bontják.

SONET/SDH vonalak (optikai szálas):

SONETà angolszász SDHà európai

T1 à 1,5 Mb/s OC-1 à 50 Mb/s

T3 à 44 Mb/s OC-3 à 155 Mb/s

OC-12 à 622 Mb/s

Az ATM egy modell, mint az OSI vagy a TCP/IP, de csak 3 rétege van: 1. fizikai,

2. ATM réteg; 3. ATM adaptációs réteg. Ma már egyre kevésbé használják.

Kapcsolódási módok:
1. Vonalkapcsolás: a hívó és a hívott fél összekapcsolása fizikailag, a telefon kezelő áthidaló vezetékkel kapcsolja (jumper) össze a feleket.

2. Üzenetkapcsolás: nincs közvetlen fizikai kapcsolat, hanem az adatokat egy router tárolja, majd később tovább küldi azokat.

3. Csomagkapcsolás: az üzeneteket kisebb csomagokra bontják.

Vezeték nélküli hálózatok:

A mozgó elektronok elektromágneses hullámokat gerjesztenek. És ezek a hullámok a térben tovaterjednek. A hullámok másodpercenkénti rezgésszámát frekvenciának nevezzük. Két hullámcsúcs közötti távolság a hullámhossz.

Ha az áramkörhöz antennát csatlakoztatunk, akkor a hullámokat szét lehet szórni, és kicsit arrébb venni lehet őket. Az összes vezeték nélküli átviteli mód ezen az elven működik.

Vákuumban az elektromágneses hullám a frekvenciától függetlenül terjed, ez a sebesség a fénysebesség.

Fajtái: rádiófrekvenciás( minél kisebb a frekvencia annál messzebb lehet elvinni)

Mikrohullámú(ismétlőkre van szükség)

Infravörös(kistávolságú)

Lézeres(csak egyirányú, 2 adó és 2 vevő szükséges)

Műholdas kommunikáció:

A műholdak érzékelik a jelet, felerősítik és egy második frekvencián, visszaküldik, elkerülve az interferenciát.

Minél magasabban vannak a műholdak, annál hosszabb a keringési periódusuk, tehát, hogy a jelet folyamatosan venni tudjuk, az alacsonyabb rétegben lévő műholdakból több kell.

Km		Típus	Műholdak száma
35000		GEO	3
	Felső Van Allen öv
15000		MEO	10
10000
5000	Alsó Van Allen öv	LEO	50

Az Irídium műholdak 750 km magasságban helyezkednek el, (66 db) a teljes földfelszínt befedik, bárhonnan elérhetők.

A Globostar 48 db LEO műholdas, az Irídium és a Globostar között különbség a jel átadásban van.

Geostacionális: a földdel együtt forog.

Földi adó

Műhold

Föld Föld

Jelátvitel

Irídium Globalstar

Vezeték nélküli előfizetői hurok(VLL):

Hasonló a mobil telefonokhoz, de itt az előfizető nem mozog, tehát a szolgáltatás ugyanúgy helyhez kötött, mint a kábeles rendszereknél. 198 MHz-es mikrohullámú hálózatokat alakítottak ki, melyet MMDS-nek (többcsatornás többpontos elosztási szolgáltatás), valamint LMDS-nek (helyi többpontos elosztási szolgáltatás) nevezzük.

Az MMDS-t és az LMDS-t MAN-nak tekintjük. Előnye, hogy olcsó, gyorsan kialakítható, viszont a szerény sávszélességnek köszönhetően, sok felhasználó osztozik rajta ez az MMDS, az LMDS alacsonyabb frekvencián működik, így a sávszélesség már 1,3 GHz. Az LMDS viszont érzékenyebb az árnyékokra, (l: fa) egyenes rálátásra van szükség.

A VLL szabványa az IEEE 802.11 vagy WIFI.

Mobiltelefon rendszer:

3 generáció:

1G: Analóg beszédtovábbítás (korlátozott kapacitású à AMPS)

2G: Digitális beszédtovábbítás (GSM,CDMA) (20Kb/s)

3G: Digitális beszéd és adattovábbítás (3g; CDMA àszélessávú) (2Mb/s)

Az Európában használt digitális mobil hálózatok szabványa a GSM.

A GSM frekvenciaosztásos multiplexelést használ.

A mobil hálózatok 832 csatornára osztják a frekvenciát, majd a csatornákat 4 felé.

1. Vezérlés (bázistól mobil felé)

2. Hívás (bázistól mobil felé)

3. Hozzáférés (kétirányú)

4. Adat (kétirányú)

CDMA: teljes frekvencián ad, a több párhuzamos átvitelt kódelmélet segítségével bontják le.

GSM(Global System Mobilcommunication)

1: 800-900 MHz

2: ~ 1800 MHz

GSM – GPRS ~ 56 Kb/s

EDGE ~ 200Kb/s

3G (HSDPA, UMTS) ~ néhány Mb/s

Kábel TV rendszer:

Egy olyan rendszer, amely a nagy távolságok áthidalásához optikai kábelt, a házakhoz koaxiális kábelt használ (HFC-nek, Hybrid Fiber Coax) hybridnek nevezzük.

Az internetezéshez kábelmodemre is szükség van. Ha a modem végzett a távolság becslésével, megkapja a fel és letöltési csatornát (összességében inicializálás) elküldi az első csomagot az Internet-szolgáltatónak, és IP címet kér. Az IP címeket a DHCP nevű protokoll segítségével osztják ki.

Bluetooth:

A rendszer alapja mikrohálózat 1 mester és max 7 szolga, 10 m-en belül. 13 konkrét alkalmazást (profilt) tesz lehetővé, pl: sorosport-kábel helyettesítése, LAN hozzáférés, Fax stb.

Bruttó 1Mb/s sebességre képes, viszont engedély nélküli frekvenciát használ.

1.0: 10 m hatótáv

2.0: elméletben 100 m, fizikailag ~ 20m.

Infravörös:

Jól irányítható, olcsó, könnyen előállítható, viszont szilárd testeken nem képes áthatolni, tehát rálátás szükséges, viszont ez nem csak hátrány, hanem biztonsági szempontból előny is.

Lézer átvitel:

Nagy sávszélességgel rendelkezik, és olcsó. Viszont a sugarakat szét kell szórni, mert mindössze 1mm a sugár szélessége. A légturbolencia eltéríti, esőben és ködben elvész.

Vezeték nélküli hálózatok:

PAN: az ember mozgásterén belül à IEEE 802.15, Bluetooth(2Mb/s), Irda(4Mb/s)

LAN: épületen vagy épületen belülà IEEE 802.11, Wifi, HyperLAN

MAN: városon belül à IEEE 802.16, WiMax

WAN: világszerte à 2G, 3G

Kapcsolat típusok:

1. közvetlen kábelkapcsolat (helyi hálózatoknál)

2. nagytávolságú kábelezés (drága azért ritka)

3. optikai kábelezés (drága, de megbízható és gyors)

4. mikrohullámú lánc (ahol a kábelezés nem megoldható)

5. műholdas kapcsolat (a mikrohullám műholdas változata)

6. ISDN vonal

7. bérelt vonali összeköttetés (állandó kapcsolathoz)

8. kapcsolt vonali összeköttetés (telefonvonalon modemmel)

Szabványok:

Internetes szervezetek:

IAB- Internet Activities Board, Internet koordinációs testület

RFC- Request for Comments, POP3, SMTP szabványok

IETF- Internet Engineering Task Force, mérnököket összefogó szervezet

ICANN- az a szervezet osztja az IP címeket és a domain neveket

Szabványszervezetek:

ISO: nemzetközi szabványügyi hivatal, International Standards Organization

ITU: nemzetközi távközlési szervezet, International Telecommunication Union

ANSI: amerikai szabványügyi hivatal

NIST: országos szabványügyi és technológiai intézet, National Institute Standards and Tenchnology

IEEE: nemzetközi villamos és elektromérnökök szervezete

IEEE 802-es szabványok:

802.1 x, i, p, w : a LAN-ok áttekintése és felépítése

802.2 logikai kapcsolatvezérlés

802.3 Ethernet szabvány

802.5 vezérjeles gyűrű (IBM LAN megoldása)

802.6 DQDB korai városi hálózat

802.11 vezeték nélküli hálózatok

802.12 igények prioritása

802.13 senkinek sem kellett

802.14 kábelmodemek

802.15 személyi hálózatok (Bluetooth)

802.16 szélessávú vezeték nélküli hálózatok

Ethernet (kábel) szabványok:

10Base5 vastag koax max 500m 100 csomópont

10Base2 vékony koax max 185m 30 csomópont

10BaseT vastag érpár max 100m 1024 csomópont

10BaseF optikai max 2000m 1024 csomópont

100BaseT4 csavart érpár max 100m (4-es: 4 sodrott érpár)

100BaseTX csavart érpár max 100m (x=Duplex egyszerre ad-vesz)

100BaseFX optikai max 2000m (x=Duplex)

100BaseT2 csavart érpár max 100m (2 db sodrott érpár)

1000BaseSX optikai max 550m (több módusú)

1000BaseLX optikai max 5000m (egy- vagy több módusú)

1000BaseCX 2 pár STP max 25m (árnyékolt sodrott érpár)

1000BaseT 4 pár UTP max 100m (5-ös cat UTP)

Utolsó 4 az már gigabites

10 BASE/BROAD 5-2 T/F

Sebesség; alapsáv/ szélessáv; ~100m; (telefon) csavart érpár/ fibre optik

A BASE szabvány hosszúságokra beleszámolják az elosztótól a központi csatlakozóig (5m) lévő távolságot is.

Az 1000Base SX szabványt a vízszintes rövid szakaszokra találták ki, csak több módusú lehet.

Az 1000Base LX függőleges szakaszokra lett kifejlesztve, a több módusú ua., mint az SX azaz 550m, az egymódusú 5000m.

Az 1000Base CX kapcsolók, útválasztók és elosztókhoz való réz vezeték.

Az 1000BaseT, mind a 4 pár kábelén egyidejű adás és vétel zajlik, ellentétben a 100Base-TX rendszerrel, ahol az adás-vételnek külön párok felelnek meg.

Csavartérpár bekötési szabványai

IEEE 802.3 10Base5

IEEE 802.3a 10Base2

IEEE 802.3b 10Broad36

IEEE 802.3i 10BaseT

IEEE 802.3j 10BaseF

IEEE 802.3u 100Base-TX;T4;FX

IEEE 802.3y 100Base-T2

IEEE 802.3z 1000BaseX ?

IEEE 802.3ab 1000BaseT

IEEE 802.3ae 10GBase-SR; LR; ER; SW; LW; EW

IEEE 802.3ak 10GBaseCX – csavartérpár (2 pár)

IEEE 802.3aq 10GBase LRM (optikai)

Fentiek nem mind csavartérpár szabvány!