1. A számítógép-hálózatok történeti fejlődése

1.1. A számítógép-hálózatok osztályozása

1.2. Időtábla a fontosabb hálózati eseményekről

2. Számítógép-hálózati architekturák

2.1. OSI, MAP, TOP, GOSIP

2.2. ARPANET, Internet

2.3. UUCP, USENET, EUnet

2.4. BITNET/EARN

2.5. IBM SNA, DECnet, HEPnet

3. Fontosabb protokollok az OSI rétegek szerint

3.1. Fizikai réteg, V.24, X.21, ALOHA

3.2. Adatkapcsolati réteg, AP, BSC, HDLC

3.3. Adathálózati réteg, X.25, IP

3.4. Szállítási réteg, TP, TCP

3.5. Viszonyréteg, SP, RPC/XDR

3.6. Megjelenítési réteg, PP, ASN.1, DES

3.7. Alkalmazási réteg, FTP, VT, ACSE, CCR, NSF, MHS

4. Adatkommunikációs hálózatok

4.1. Telefonhálózat, PBX, MODEM

4.2. Digitális hálózatok, ISDN, FR, ATM, SMDS

4.3. Műholdas adatátvitel

4.4. Vezeték nélküli adatátvitel

5. Helyi és városi hálózatok

5.1. Az IEEE 802 helyi hálózatok szabványa

5.2. Ütközéses protokollok, ETHERNET, Fast ETHERNET

5.3. Vezérjeles protokollok, Token Ring

5.4. Optikai szálas hálózatok, FDDI

6. Hálózatok közötti együttműködés

6.1. Jelismétlők, hidak, útválasztók, átjárók

6.2. Adathálózatok és számítógép-hálózatok együttműködése

7. Hálózatok karbantartása

7.1. Hálózatok felügyelete

7.2. Hibák diagnosztizálása a hálózaton

7.3. Biztonsági kérdések

8. Mellékletek

8.1. Irodalomjegyzék

8.2. Hálózati kifejezések

8.3. Számítógép-hálózatok története

8.4. Angol rövidítések gyűjteménye

8.5. Szabványügyi szervezetek

8.6. Szabványok

8.7. Global Enterprise Networking Directory

Bevezetés

A számítógép-hálózatok létrehozásának ötletével az 50-es évek végén az amerikai védelemi minisztérium kezdett el foglalkozni (válaszképpen a szovjet űrkutatás sikereire). A sikeres projekt számítógép-hálózata (ARPANET) 1994-ben ünnepelte 25 éves évfordulóját.

Ma egyre többen tapasztaljuk meg azt, hogy a számítógép-hálózatok megjelennek a társadalom szinte minden szférájában. Nagyon fontos és reméljük megbízható építőkövei lesznek az "Információs Szupersztrádák"-nak és segítik a hatékony "Információs Társadalom" építését. Továbbá megtapasztalhatjuk a felelős közösségi munka szükségességét. Ez talán lehet egy új szín a viszonylag hosszú hazai "PC korszak" atomizáltsága után az együttműködésben.

Ebben az anyagban a számítógép-hálózatok strukturális kérdéseivel foglalkozunk. Három témakört hangsúlyozottabban tárgyalunk: a nyílt rendszer architektúrát, a helyi hálózatokat és a hálózatok közötti együttműködést. Igyekeztünk az elvek és fogalmak szintjén a terület leglényegesebb és legújabb elemeit összegyűjteni. Reméljük a rövid terjedelmű témákkal is sikerül felkeltenünk az olvasó érdeklődését és áttekinthetőbbé tenni a számítógép-hálózatok területét. Nem volt célunk a konkrét megvalósításokat és szolgáltatásokat ennél mélyebben tárgyalni. A mellékletek bővebbek mint a tárgyalt anyag, így ízelítőt adnak a rendszerek terminológia bonyolultságáról is.

Hadd gondoljak köszönettel azon kollegáimra, akik írásban vagy szóban megosztották velem tapasztalataikat segítve ezen anyag megszületését.

Sok sikert kívánok a terület tanulmányozásához és szükség esetén az ismeretek elmélyítéséhez.

a szerző

1. A számítógép-hálózatok történeti fejlődése

Néhány előzetes megjegyzés tárgyalása után három szempont szerint osztályozzuk a hálózatokat, megkülönböztetjük az adathálózatok és számítógép-hálózatokat, kiemelünk néhány fontosabb dátumot, fejlődési állapotot.

Kezdeti lépésnek tekinthetjük a telekommunikációs technika alkalmazását a számítógépes távfeldolgozásban (TAF = távadatfeldolgozás). A TAF rendszer egy három szintű hierarchikus rendszer: egy erőforrásgépből (host), egy terminálvezérlőből (front-end, multiplexer) és néhány terminálból állt, amelyek az akkoriban használatos távközlő rendszereket (telex, telefon, rádió) használták az adatok (információ) átvitelére. Ma is fellelhető a számítógép-hálózati rendszerekben ez a klasszikus elérési mód, a terminál szerveren keresztül több erőforrás gép érhető el.

A számítástechnika gyors fejlődése és összefonódása a szintén dinamikusan fejlődő adatkommunikációval lényegesen megváltoztatta a technológiákat, a termékeket és cégeket, létrejött a számítógép-kommunikációs ipar. Ezt a változást néhány jellemző ténnyel is alátámaszthatjuk: nincs lényeges különbésg adatfeldolgozási (számítási) és adatkommunikációs (átvitel, kapcsolás) feladatok között; nincs lényeges különbség az adat, hang és videokommunikáció között; az egy processzoros számítógépek, a több processzoros számítógépek, a helyi hálózatok, a városi és nagy távolságú hálózatok közötti adatátviteli vonalak összemosódnak. Egy nagy integrálódásnak vagyunk tanui, amely az összes kommunikációs tevékenységet igyekszik egységesíteni és világméretekben könnyen elérhetővé, használhatóvá tenni. A hálózat (network) szó legtöbbször alapértelmezésben számítógép-hálózatot jelent (computer network). Az adatok átvitelét biztosító adatkommunikációs hálózatot (data network) a számítógép-hálózat(ok) egy alrendszerének is tekinthetjük, amely általában maga is önállóan működő speciális számítógép-hálózat. Egyre több hálózati szolgáltatás az adott alkalmazás komponenseinek többszöri felhasználásával felépített hálózat (application network) segítségével valósul meg általában több számítógép-hálózat közreműködésével. A hálózatok egymásra épülését az 1. bra mutatja be.

Alkalmazás hálózata

Számítógép-hálózat(ok)

Adathálózat(ok)

1. ábra. Hálózatok

Érdemes szólnunk a számítógép-hálózati fejlődés motiváló tényezőiről is. A felhasználónak a hálózat használata biztosítja az erőforrások osztott használatát, a nagyobb biztonságot és a kisebb költségeket.

A számítógép-hálózati alkalmazások választéka is egyre bővül, több alkalmazás integrálásával és a színes grafikus (esetleg multimédia) felhasználói felülettel egyre kényelmesebben kezelhetők. Alapalkamazásnak tekintjük az elektronikus levelezést (e-mail), az adatállományok átvitelét (file transfer), a távoli terminál használatát (remote terminal access) és a távoli feldolgozást (remote job entry, network job entry). Ezen alapalkalmazásokra épülhetnek a további alkalmazások: számítógépes konferenciázás (computer conference, listserv), elektronikus faliújság (bulletin board), elektronikus újság (news), adatbázisok lekérdezése (database query), információs rendszerek (information service) használata és egyre újabbak jelennek meg. Az osztott feldolgozás fogalma a számítógép-hálózati szoftverek automatikus együttműködését jelenti, a felhasználónak nem kell tudnia konkrétan a szolgáltatásban résztvevő számítógép-hálózat felépítését, kiszolgáló gépek adatait és a megoldásban vállalt részfeladatokat.

1.1. A számítógép-hálózatok osztályozása

Három főbb szempontot választottunk ki a számítógép-hálózatok osztályozásánál.

Az első a fejlődés időbeli (hozzávetőlegesen kronológiai) változásait követi, itt következő osztályokat találjuk:

- távfeldolgozási rendszerek (TAF, egy számítógép)

- több erőforrás gép összekötve (pl. DUAL rendszer)

- a terminálvezérlőkből alkotott hálózat (pl. IBM SNA)

- adatkommunikációs alrendszerrel összekapcsolt számítógépek (data network)

- kapcsolt (switched)

- vonalkapcsolt (line, telefonálás)

- üzenetkapcsolt (message, táviratküldés)

- csomagkapcsolt (packet, rövid üzenetek)

- cellakapcsolt (cell, előzőek együttesen)

- műsorszóró (broadcast)

- helyi hálózatok (local network)

- csomagrádió (packet radio)

- műholdas (satellit)

- PC-s hálózatok (NOS, network operating system).

A második osztályozás alapját a kiterjedés, távolság képezi, így megkülönböztetjük a:

- a nagy távolságú (WAN, wide area network)

- a városi (MAN, metropolitan area network)

- a helyi (LAN, local area network)

- és a kis távolságú (SMAN, small area network) hálózatokat.

A harmadik osztályozás kapcsolódik az architekturális sémákhoz és didaktikailag az egyszerűbbtől a bonyolultabb felépítés felé halad. A következő osztályokból áll:

- pont-pont kommunikáció (PP, point to point)

- adathálózati kommunikáció (data network)

- számítógép-hálózati kommunikáció (computer network).

Ez az osztályozás lényegében szerepelt a fejezet bevezetőjében is, kemelhetjük az autonom működésű adathálózat létrehozását, mint korszakalkotó, talán legzseniálisabb ötletet.

1.2. Időtábla a fontosabb hálózati eseményekről

A hálózatok fejlődésének néhány fontos eseményét, új technológiák megjelenésének évszámát gyűjtötte össze Zakon (lásd 8.2 melléklet). A címben az Internet szerepel, de mivel ez a "hálózatok hálózata" így megtalálhatjuk más hálózatok jellemzőit is.

1969-ben kezdett működni a "hálózatok atyja" az ARPANET. 1970-ben a Hawai-i Egyetem is csatlakozik a rádiós ALOHA kapcsolattal, ebből a tapasztalatból vettek öteleteket az ETHERNET lokális hálózat tervezői is. 1976-ban kifejlesztik a UUCP (Unix-to-Unix Copy) programot. 1981 a BITNET létrehozásának éve. Megtaláljuk a különböző országok csatlakozási időpontját a hálózatokhoz, valamint az ezres, milliós felhasználói számok "áttörésének" időpontját. Az Internetben 1995 januárjában 4,852,000 számítógépet regisztráltak 39140 hálózatban és ezen belül kialakított 71000 adminisztrációs egységben.

2. Számítógép-hálózati architekturák

Már az előző fejezetek is érzékeltetik az architektúrák létét és szükségességüket összetett rendszer esetén. Nemcsak hardver és szoftver eszközök sokasága okozhat problémát, hanem az eszközök különbözősége is. Ezen eszközöknek egymással kommunikációs kapcsolatban kell lenniük. Ezt a kapcsolatot a kommunikációs protokoll határozza meg, amely tartalmazza a kommunikáció:

- formai,

- tartalmi és

- időbeli szabályait.

Az azonos protokoll használata teremti meg az összeférhetőséget (kompatibilitást). A mindenki által elfogadott, használatos protokollt célszerű prtokoll-szabványként megfogalmazni, kezelni és célként követni a fejlesztések során. A hálózati architektúra meghatározza azon protokollok összességét, amelyekkel a felhasználók hálózat-alkalmazási igényét ki lehet szolgálni. Ha a hálózati architektúra szabványos protokollokból áll, akkor számos előny származik. Pl.építőkocka elv szerinti, heterogén gyártó termékeiből történő hálózati rendszerépítés. A hálózati architektúrák szabványosításában nemcsak a szabványügyi intézmények érdekeltek, hanem az információtovábbítást szolgáltató szervezetek és a számítógépgyártók is. A hálózati architektúrák tervezésénél a következő általános jellemzőket, követelményeket célszerű betartani:

- összekapcsolhatóság,

- megbízhatóság,

- modularitás,

- egyszerű bevezethetőség,

- egyszerű használhatóság,

- egyszerű módosíthatóság.

A hálózati architektúrák réteges szerkezetűek. Egy-egy réteg felelős egy-egy feladat végrehajtásáért (protokoll) és magasabb réteg számára szolgáltatás (szolgáltatási protokoll) nyújtásáért. Más szavakkal a funkció és hívási felület szabványosított, szabadon hagyja a fejlesztőeszköz típusát. A különböző gyártóktól származó architektúrák együttműködési lehetőségei egyre bővülnek a jelenlegi hálózati fejlesztések során.

Az architekturákat öt csoportba soroltuk, a nyílt rendszer architektúrával szoros kapcsolatba levőket, az ARPA-ból származókat, a UNIX alapúakat, a BITNET-et és két gyári hálózatot.

2.1. OSI, MAP, TOP, GOSIP

A következő négy részben az OSI szabványosítással legjobban összefüggő négy témát választottuk, a nyílt rendszerek összekapcsolása címet viselő nemzetközi tevékenységet (OSI) és az ezzel szorosan összefüggő két gyári hálózatot (MAP, TOP), a gyártásautomatizálás és automatizált iroda területéről és a kormányzati szférában alkalmazott architektúrát (GOSIP).

OSI, nyílt rendszer architektura

A Nemzetközi Szabványosítási Szervezet (International Standards Organization ISO) 1978-ban egy munkabizottságot hozott létre, amely bizottság megalkotta a nyílt hálózati összekötések (Open Systems Interconnection - OSI) koncepciót. A koncepcióban megfogalmaztak egy referencia modellt, amely leírja az egymással kommunikációra képes (nyitott) rendszerek szerkezetét. A magyar nyelvű szakirodalmakban még a "nyílt rendszerek összekapcsolása" elnevezés is használatos. Az igazi jelentősége ezen szabványosítási munkának, hogy megteremtse a különböző gyártóktól származó hálózati elemek összekapcsolódásának és hatékony együttműködésének lehetőségét. Eddig még egyetlen teljes számítógép-hálózati rendszer sem épült meg kizárólag teljesen OSI szabványok alapján, de valószínűleg nincs olyan számítógép-hálózati rendszerfejlesztés, amely ne hivatkozna az OSI szabványokra felkínálva az összekapcsolhatóságot. A modell valójában betölti hivatkozási szerepét.

Az OSI modell hét rétegből áll, amelyek egymásra ép�lnek. Az alapelvekben kitűzték, hogy a rétegek különböző absztrakciós szinteket képviseljenek, minden réteg jól definiált feladatot hajtson végre, ezt a funcionális feladatot szabványokban rögzítések, a rétegek közötti információcserét minimalizálni kell. A következőkben bemutatjuk a hét réteget, alulról felfelé való építkezés elvének megfelelően a legalsó réteggel (layer) kezdve.

A fizikai réteg (physical layer) feladata, hogy bejuttassa a biteket az átviteli közegbe ill. fogadja onnak azokat. Biztosítania kell, hogy az adó által adott 0-ás bitet a vevő is 0-ásnak vegye, az 1-es bitet 1-esnek minél gyorsabban és megbízhatóbban. A tervezési feladatok itt nagymértékben a mechanikai, elelktromos jellemzőkkel, kapcsolódási felületekkel (interface) foglalkoznak, amelyeket az átviteli közeg fizikája lényegesen meghatároz.

Az adatkapcsolati réteg (data link layer) az átviteli útvonal két szomszédos csomópontja közötti hibátlan információ átvitelt biztosítja. Megoldja az átviteli hibák felismerését és javítását, egyidejű és kétirányú átvitel lehetőségét, adatelárasztás problémáját.

A hálózati réteg (network layer) a kommunikációs alhálózati működését vezérli. Lényeges feladat az útvonalak megválasztása (routing) a forrás- és célállomás között, torlódások elkerülése és elhárítása holtpont helyzetek feloldása. A különböző típusú és működésű kommunikációs alhálózatok (adathálózatok) sajátosságain túl ezen alhálózatok együttműködését is biztosítani kell (internetworking).

A szállítási réteg (transport layer) egy utolsó vég-vég ellenőrzést végez, hogy a különböző hibaminőségű kommunikációs alhálózatokon történő átvitel hibátlan legyen. A szállítási réteg feladata a viszony réteg adatainak szétdarabolása és összerakása, ha szükséges és átvitele sorrendhelyesen vagy nem sorrendhelyesen. További lehetőség az átvitel szétosztása (multiplexelés) több szállítási összekötésre ill. több átvitel egyetlen összekötésre való irányítása (nyalábolás).

A viszony réteg (session layer) biztosítja, hogy a felhasználók (ember, gép, program) egymással kapcsolatba lépjenek. Mindennapi szóhasználattal ez réteg a rendszerbe való bejelentkezés és kijelentkezés feladatait oldja meg. Két további viszonyszolgálat feltétlen említésre méltó. A szinkronizáció, amely a dialógus során előálló hiba esetén a fő és mellék szinkronizációs pontokat ismerő mechanizmus alapján folytatni tudja a dialógust. A másik a kölcsönhatás-menedzselése (token management), amely során csak a vezérlőjelet (token) bíró oldalnak megengedett a kritikus műveletek végrehajtása.

A megjelenítési réteg (presentation layer) az információábrázolás feladatok végrehajtásááért felelős. Az adatok szabványos kódolásán túlmenően az adattömörítés, adattitkosítás problémáiról is gondoskodik.

A alkalmazási réteg (application layer) tartalmazza az összes felhasználcentsi alkalmazást. Természetesen ezeket nehéz szabványosítani, ezért az alkalmazást kiszolgáló elemeket tervezték és valósították meg. Ilyenek a virtuális terminál, adatátvitel, jobátvitel, erőforrás hozzáférés, kapcsolat vezérlés és általános üzletkezelő és katalógus szolgáltatás.

Az OSI modell két végpontját a 2. ábra mutatja be.

Alkalmazási
réteg

Megjelenítési
réteg

Viszonyréteg

Szállítási
réteg

Hálózati
réteg

Adatkapcsolati
réteg

Fizikai
réteg

Alkalmazási
réteg

Megjelenítési
réteg

Viszonyréteg

Szállítási
réteg

Hálózati
réteg

Adatkapcsolati
réteg

Fizikai
réteg

Á T V I T E L I K Ö Z E G

2. ábra: Nyílt rendszerarchitektúra (OSI)

MAP (Manufacturing Automation Protocol)

A General Motors cég számítógép-hálózatának egyik alapvető alkalmazása a gyártásautomatizálás (CIM, MAP) volt. Még 1978-ban döntött úgy a vállalatvezetés, hogy minden üzemét, gyártósorát, intelligens eszközét összekapcsolja. Az 1980-ban létrehozott MAP Task Force csoport feladata abban állt, hogy rögzítse a gyártásautomatizálás terén alkalmazott - eltérő gyártóktól származó - adatkommunikációs módszereket és hardware megoldásokat. A csoport erősen támaszkodott az ISO-OSI-ra, ők nem a rétegek funcióira, hanem a konkrét protokollokra koncetráltak. A MAP specifikáció lényege abban áll, hogy kiválasztja a meglevő vagy megjelenés előtti elfogadásra váró szabványterveket és protokollokat.

A MAP projekt első szakasza 1984-88 között több lépésben valósította meg az eszközök hálózatba kötését. A hierchikus hálózati struktúra (alaphálózatok feletti gerinchálózat) és az alkalmazások kifejlesztése volt a cél. A feladatok párhuzamosan folytak míg végül a teljes kapcsolat felépült. Érdemes néhány konkrét lépést felsorolnunk, központosított hálózat kialakítása (központi számítógép a többféle számítógép és terminál összekötésére), helyi adathálózat (elosztott hálózat köt össze több különböző típusú számítógépet), kapuk (gateway) a kiválasztott programozható vezérléshez, alkalmazási szolgáltatások (új alkalmazások, országos adathálózathoz való csatlakozás), olcsó hardvermegvalósítás (alsó 4 ISO réteg megvalósítása, több processzoros gépek az alkalmazásokhoz, viszony és adatábrázolási réteg protokolljainak implemetálása), teljes hálózati szolgáltatások beindítása ("összedugható", kompatibilis berendezések a gyártók többségétől). A kiválasztott protokollok:

7. ISO FTAM 8571 File Transfer Protocol

Manufacturing Messaging Format Standard (MMFS)

Common Application Service Elements (CASE)

Directory Service (X.500)

Network Management

6. Null

ISO 8823, 8824, 8825 (ASCII, EBCDIC)

5. ISO Session 8327

4. ISO Transport 8072

Class 4 8073

3. ISO Connectionless Internet 8473

X.25

Subnetwork dependent convergence protocol (SNDCP)

2. ISO Logical Link Control 8802/3

IEEE 802.2 Type 1, Class 1

1. ISO token-passing-bus 8802/4

IEEE 802.4 token-passing-bus média

Broadband 10 Mbit/sec

Carrierband 5Mbit/sec

Nagyon sok cég, gyártó és felhasználó is csatlakozott MAP User's Groupe-hoz és komoly befektetéseket eszközöltek. Jelenleg a harmadik változat a MAP 3.0 egy kiforrott változatnak tekinthető. Ha sok buktatóval is rendelkezik e projekt, de úttörő jellege a szabványok felhasználásában el nem vitatható.

TOP (Technical and Office Protocol)

A Boeing cég az irodaautomatizálás terén volt érdekelt. E cél érdekében választotta ki a hálózati protokollokat, saját maga is fejlesztett irodaautomatizálási protokollokat. Időben ez a tevékenység egybeesett a MAP tevékenységekkel, a TOP project igyekezett kompatibilis maradni a MAP projekttel. Az alsó és legfelső rétegek különbözőségét az eltérő feladatok határozzák meg, a középső rétegeknél a kiválasztott protokollok azonosak.

A TOP hálózatban ötféle típusú hálózati elem lehet jelen. A végrendszer (end system) egy számítógép, amely tartalmazza mind a hét OSI réteget. Az ismétlő (reapeter) csak biteket továbbít egy hálózatból a másikban, logikailag köti össze a hálózatokat, egy buta, passzív elem. A híd (bridge) két hálózat adatkapcsolati szinten történő összekapcsolására képes. A hidak intelligensek, szelektív átmásolásra is beprogramozhatók, a két adatkapcsolati protokoll lehet különböző. A útkiválasztókat (router) különböző hálózati rétegek esetén használunk, például X.25 és vezérjeles szám között kívánunk szállítási adatátvitelt. Az átjáró (gateway) a nem OSI rendszerek TOP-hoz való kapcsolódást jelenti, mind a hét rétegben, ha szükséges, meg kell tenni a heterogén rendszerek közötti konverziót. A fenti hálózati elemek nemcsak a TOP és MAP elemei, hanem nagy számmal fordulnak elő a világ más hálózataiban.

A TOP felhasználók és gyártók a TOP Users Group-ba tömörülnek és aktivitásuk szorosan kapcsolódik a MAP Users Groupe-hoz. Mind a MAP, mind a TOP az OSI-n kívül támaszkodik a többi szabványügyi szervezetre (CCITT, IEEE) is.

A TOP protokollok felsorolása:

7. ISO FTAM 8571 File Transfer Protocol

Specific Application Service Elements (SASE)

Directoring Service (X.500)

Message Handling System (X.400)

6. Null

ISO 8822, 8823, 8824, 8825

5. ISO Session 8327

4. ISO Transport class 4 8073

3. ISO Connectionless Internet 8473

X.25

Subnetwork dependent convergence protocol (SNDCP)

2. ISO Logical Link Control 8802/3

IEEE 802.2 Type 1, Class 1

1. ISO CSMA/CD 8802/3

IEEE 802.3 CSMA/CD media access

Control, 10Base5

GOSIP (Goverment OSI Profiles)

Az angol, japán, amerikai és más országok (köztük a magyar) kormányzati munkáját hivatott segíteni az OSI szabványokra épülő GOSIP architektúra. Ismerve a felhasználó területeket és a felhasználók számát igen nagy jelentőséggel bír ez a hálózati alkalmazás.

Az alkalmazott szabványok területén nem olyan szigorú, mint az előző MAP, TOP rendszerek. Megkívánja az FTAM adatállományok átvitelére szolgáló szabvány, az X.400-as üzenet kommunikációs szabvány és az ODA (Office Document Architecture) szavány alkalmazását (legalább egyet ezek közül és már egy számítógépen is elegendő). Nem egy statikus architektúráról van szó. Pl. 2-es verzió [20] a következő egyes rétegekben alternatív módon felhasználható protokollokat tartalmazza:

7. ODA, VT, FTAM, X.400, ACSE

6. OSI PP

5. COS SP

4. CLNS TP, CONS TP4

3. REP, CNLSNP, LLC, X.25, ISDN

2. CSMA/CD, Token Bus, Token Ring, LAPB, ISDN

1. Base, Broadband, AP, V.35, RS-232, ISDN

2.2. ARPANET, Internet

A 90-es évtized a számítógépes kommunikáció évtizede lesz. A kommunikációt a már meglevő számítógép-hálózatok illetve rohamos fejlődést mutató hálózatépítés biztosítja. Mind a hálózatba kapcsolt terminálok, PC-k, kiszolgáló számítóg‚pek, mind az egyre növekvő átviteli sebességek nagymértékben hozzájárulnak az információ-mozgáshoz, amelynek mennyisége egyre rövidebb időszak alatt többszöröződik. Igen gyakori az évi 20-30 % növekedés egy-egy hálózaton.

A számítógép-hálózatokat már osztályoztuk a fejlődés, távolság és felépítés szerint. Talán érdemes a távolság szerinti osztályozást finomítani a terület fogalmak bevezetésével, beszélhetünk regionális (gondolhatunk néhány megyére), országos, földrésznyi és világ hálózatokra. A felhasználóknak a hálózatokhoz való hozzáférését illetően megkülönböztetünk nyilvános, gyári, akadémiai, kutatói, egyetemi, katonai hálózatokat. (A helyi hálózatoknál ismert topológiáknak (sín, gyűrű, csillag, háló, fa) nemcsak az architektúra alacsonyabb rétegeiben van sajátos, előnyös szerepük, hanem a magasabb rétegekben is, pl. az alkalmazás topológiája (centralizált-csillag). A következőkben érdemes megismerkednünk néhány hálózattal, amelyek felépítésükben, szolgáltatásaikban és felhasználói körükben is különböznek egymástól. A hálózatok kiváló áttekintő irodalma a Quarterman könyve [16].

ARPANET

A számítógép-hálózati kultúra megteremtésében úttörő szerepet játszott az Advanced Research Projects Agency (ARPA) kutatási és fejlesztési program. A programot az Egyesült Államok Honvédelmi Minisztériuma hívta életre 1967-ben. 1969 végére az ARPANET-ben 14 csomópont volt (max 64 lehet). Nagyon sok hálózati fogalom és megvalósítási tapasztalat született, amelyek beépültek az OSI architektúrába. Ilyenek a protokoll fogalma, a réteges szerkezet, csomagkapcsolt kommunikációs alrendszer, forgalomvezérlés, folyamvezérlés, torlódásvezérlés, adatállomány átviteli (ftp), levelezési (smtp), terminál elérési (telnet), szállítási és hálózatközi protokoll (TCP/IP).

Már a tervezés időszakában alapvető szempontnak tartották a hálózat nagy megbízhatóságát, a kapacitások megfelelő kihasználását, a teljesítőképesség és a költségek megfelelő összehangolását. Ennek megfelelően lerögzítették, hogy hibajelzést, hibajavítást kell alkalmazni, az erőforrások legalább két úton elérhetők legyenek, a válaszidő kisebb legyen 0,5 másodpercnél, a távközlési költség jóval kisebb legyen a hozzá kapcsolódó számítátechnikai berendezések költségénél. A csomagkapcsolt kommunikációs alrendszer csomópontjai (Interface Message Processzor (IMP), Terminal IMP (TIP)) Honeywell DDP 316, 516 gépek voltak, amelyeket 9,6 vagy 56 Kbit/sec sebességű vonalak kötöttek össze. Nagyon sok jó hálózati tervet is sikerült megvalósítani. Dinamikusan alkalmazkodó (adaptív) útképzést vezettek be, amelyben minden egyes csomópont maga méri le mérőcsomagok segítségével, merre célszerű ebben a pillanatban továbbítani az üzenetcsomagokat. A torlódást a szállításhoz szükséges tárolóhelyek (buffers) előzetes lefoglalásával csökkentik. Nagyon fontos kiegészítő tevékenységeket valósítottak meg, állandó naplózás, szükség esetén a csomagok nyomkövetése és statisztikai adatok gyűjtése történik.

Az ARPANET 1974 végére 49 csomópontra bővült. Ebben a szakaszban a továbbfejlesztés irányát, hiearchikus hálózat építésének szükségességet a Defense Advanced Research Projects (DARPA) kutatási és fejlesztési program tartalmazta. 1982-ben a Department of Defense (DoD) az USA védelmi minisztériuma létrehozta a Defense Data Network-t (DDN), amely a korábbi technológia magasszintű biztonság technikai kiegészítésekkel ellátott továbbfejlesztésére épül.

Az ARPANET az első mérföldkő a számítógép-hálózatok történetében, a hálózatok "atyja" elnevezéssel is illetik. Hálózati alapelveit ma is használjuk az újabb hálózatoknál (Internet). A szabványok leírása a Request for Comments (RFC) gyűjteményben található, közel 1400 dokumentummal.

Internet

A Internet egy világhálózatot jelent, hálózatok hálózata, továbbá a legnagyobb észak-amerikai hálózat, a U.S.A. hálózatainak egy részét jelenti. Az Internet-nek több neve is van, ez az ARPA hálózat, hasonlóan DARPA hálózat vagy TCP/IP hálózat. Az Internet-t 1983-ban alakították ki az ARPANET és MILNET, majd további hálózatok összekapcsolásával. A továbbiakban internet hálózatoknak nevezzük azokat a hálózatokat, amelyek ezt a technológiát használják.

Az Internet hálózat felépítését jellemző elemek közül elsőként az alapgondolatot említjuk. Az Internet a különböző hálózati technológi jú, autonóm működésű hálózatok összessége, amelyeket átjárógépek (gate-way, zsilip) kapcsolnak össze. Minden gépnek van legalább egy internet címe, (IP cím), amely gép hálózati csatlakozását (-it) határozza meg. A cím 32-bit hosszú, a címeknek három osztálya van (A,B,C). Az A osztály címben a kezdőbit 0 értékű, majd 7 bit a hálózat, 24 bit a gép azonosításásra szolgál. A B osztályú cím szerkezete 10 kezdőbitek és 14 ill. 16 bit hálózat ill. gép azonosítása, a C cím 110 bitekkel kezdődik 21 ill. 8 bit szolgál hálózat ill. gép azonosítására. Gyakran használjuk pontozott decimális alakban: 192.84.226.15. Az IP cím használata helyett könnyebben megjegyezehető neveket használhatunk. Egy hiearchikus névkonvenciót alkalmaznak, amelyet a szervezeti struktúráknak megfelelően osztanak ki. Ez a rendszer az internet domén név rendszer (domain names), ez egy fa struktúra. A domén név "elemi" nevek sorozatából áll. Pl.: uxc.cso, uiuc.edu (Univ. of Illinois), isun1.jate.u-szeged.hu. A nevek hiearchiája nem feltétlenül egyezik meg a hálózatok fizikai összeköttetéseinek struktúrájával. A domén neveket a "name server" gépek oldják fel IP címekre. Egy-egy domén kezeléséhez minimálisan egy elsődleges és egy másodlagos name server gép szükséges. A name szerver gépek hibái esetén az IP címet használhatjuk.

Az internet protokoll rendszer legfőbb protokolljai: az internet protokoll (IP), IP felügyeleti protokoll (Internet Message Protocol, ICMP), a hálózati (pl. megtudni a saját 6 byte-os ETHERNET címet) címet feloldó protokoll (Address Resolation Protocol, ARP), az IP címet feloldó (Reverse Address Resolation Protocol, RARP), a felhasználói adatgramma (User Datagram Protocol, UDP), a megbízható szállítási szolgáltatás protokoll (Transmission Control Protocol, TCP) és az alkalmazási szolgáltatások protokolljai (Simple Mail Transfer Protocol, SMTP; Remote Login; Network Virtual Terminál, TELNET; File Transfer Protocol, FTP; Domain Server; Trivial File Transfer Protocol, TFTP; Bootstrap Protocol, BOOTP; Sun Network File System, NFS).

Az IP protokoll egy kapcsolat nélküli, nem megbízható csomagtovábbítás, az IP adatcsomagokat továbbít a küldőtől a címzettig. Ezek a csomagok egymástól függetlenül haladnak a hálózaton, a rendszer nem garantálja a megbízható, sorrendtartó célbajutást. A TCP protokoll automatikusan kijavítja az adatátviteli hibákat, kiküszöböli a dupla csomagokat, megismétli az elveszett csomagok újraadását és biztosítja az adatok sorrendhelyességét. A TCP a végpontok (pontok) közötti kapcsolaton (connection) adatfolyam orientált átvitelt nyújt.

Az Internet alkalmazásokról a későbbi fejezetekben lesz szó. Az Internet irányítását az Internet Activity Board végzi, a középtávú feladatokra az Internet Engineering Task Force, a TCP/IP kutatásokra az Internet Research Task Force felügyel. Az internet "szabványok" az RFC (Request For Comments) gyűjteményben találhatók. A Network Information Center (NIC) az internet hálózati (IP) címeket osztja. Az Internet továbbfejlődésében lényeges szerepet játszhat a National Science Foundation Network (NFSNET) fejlődése és a Goverment Open Systems Interconnection Procurement Specification Project (GOSIP) tevékenysége.

2.3. UUCP, USENET, EUnet

A fenti három hálózat közös gyökerekkel rendelkezik. A kommunikáció alapjai a UNIX rendszerek közötti adatállomány másoló uucp (UNIX to UNIX Copy) program. A UNIX rendszerekben modemeket, automatikus hívókat illesztettek és a uucp programmal a távoli gépek között adatállományátvitelt hajtottak létre.

A UUCP hálózat fő szolgáltatása az elektronikus levelezés, több mint 10 ezer gépe és 1 millió felhasználója van a hálózatnak. 1978-ban az AT&T UNIX 7-es változatának kiadása után indult e hálózat fejlődésnek, amely az egyik legrégibb kapcsolt telefonvonalas hálózat. Ez egy decentralizált hálózat, minden hívó fizeti a hívott vonalszakasz díját. A uucp programok f, g és t protokollja létezik, az f az X.25 hálózat felett, az g a kapcsolt telefon vonalon RS-232-C-vel dolgozik, a t protokoll a TCP/IP fölött használható. Az útképzést és vég-vég ellenőrzést az alkalmazások végzik. A szokásos forma az útképzésre: hosta!hostb!hostc!host!user. A uucp-nek megvannak a nemzetközi hálózatokhoz a kapcsolódási pontjai. A uucp a USENET-el együtt nagyon sok kis felhasználónak nyújtja az elektronikus levelezés és elektronikus újság számokra nagyon értékes szolgáltatás viszonylag olcsón.

A USENET 1979-ben kezdte meg működését (Duke és az Észak-Karolinai Egyetem). A rövidítést a "User's Network"-ből vették. A hálózat legjobban egy addig szokatlan, új szogáltatás jellemzi, ez az ún. hálózati újság (network news). Közel 10 ezer csomóponti gépen fut a news mintegy 300 ezer felhasználóval. Az újság cikkeit az RFC-1036 szabvány írja le. A cikkek (hírek) mintegy 350 hírcsoportban vannak csoportosítva. Legjellemzőbbek: Comp. számítógépek és szoftver, Misc. vegyes, News. maga a hírrendszer működésről, Soc. szórakozás, hobbi, Sci. tudományok, Talk. beszélgetések és Alt. egyéb. A hálózat kooperatív együttműködéssel üzemel, az amerikai gerinchálózat néhány főbb pontja: mit-eddie, rutgers, mcnc, decvax. Európa az mcvax gépen keresztül kapcsolódik be a USENET-be. A UUCP hálózattal nagyon szoros a kapcsolat, általában az adott gép mindkét hálózatban ismert, természetesen a nagy nemzetközi hálózatokkal a kapcsolat biztosított.

A UUNET fő funkciója a forgalom gyorsítása a UUCP és USENET hálózatokon és UUCP és INTERNET között. Ezt a nagysebességű összeköttetések, hatékony átjárást biztosító számítógépek biztosítják és további szolgáltatásokat (archiválás) is nyújt a hálózat. A EUnet a holland mcvax számítógépen keresztül kapcsolódik a UUNET-hez.

EUnet, az USENET és UUCP hálózatok európai folytatásának tekinthető, 1982-ben hozták létre, amelyhez ma 24 ország felhasználói csatlakoztak egy-egy nemzeti csomóponttal. A csatlakozás feltétele mind nemzeti, mind intézményi szinten az EurOpen tagság.

Az EurOpen olyan non-profit szövetség, amelynek célja a nyílt rendszerek használata, tanulmányozása és terjesztése. Nyílt rendszer alatt elsősorban a UNIX típusú operációs rendszerek értendők. Az EUnet legfontosabb szolgáltatásai az elektronikus levelezés (átjárással a világ többi levelező rendszerébe), EUnet News elektronikus hirdetőtábla, ami a NETnews egyik komponense, és az InterEUnet, ami az INTERNET szolgáltatások megjelenése a EUnet gépeken.

2.4. BITNET/EARN

A BITNET (Because It's Time to NETwork, It's there) építése 1981-ben kezdődött, a City University of New York (CUNYVM) és a Yale University (YALEVM). Jelenleg mintegy 2000 számítógép van a hálózatban. 1996 évvégi megszüntetésére megszületett a határozat. Integrált szolgáltatásai miatt érdemes tudnunk róla. A BITNET magába foglalja az USA-t és Dél-Amerikát (BITNET U.S.), a Kanadát (NetNorth), Ázsiát (Asrianet) és Európát (EARN) lefedő hálózatokat. Fő szolgáltatások, az elektronikus levelezés, levelezési listák kezelése, adatállományátvitel, távoli munkabevitel. Az alapprotokoll a Network Job Entry (NJE), amely szimmetrikus és pár (peer-to peer) protokoll. Az NJE megengedi job-ok, parancsok, üzenetek mindkétirányú adását, vételét és tárolás-továbbítását (store and forward). A legjellemzőbb szolgáltatás a LISTSERV komputer konferencia rendszer, amely közel 2800 konferenciát tartalmaz.

Az EARN (European Academic Research Network) a BITNET európai része. 1985-ben alapították, 38 ország tagja. Jelenleg mintegy 600 intézmény 100 számítógépen több ezer felhasználó nyer kiszolgálást. Az 1991-es forgalom 7,4 milliárd rekord volt. Egyetemi környezetben ideális, mert nemcsak a számítógép-hálózati alapszolgáltatásokat nyújtja, hanem több hasznos alkalmazást is, amelyek az alapszolgáltatásokra épülnek. Szolgáltatásait más hálózatok veszik át.

2.5. SNA, DECnet, HEPnet

Az IBM az SNA-t (System Network Architecture) 1973-ban jelentette be. Jelenleg mintegy 20000 helyen van SNA licenc. Az IBM hálózati megoldása a tárolás-továbbítás (store & forward) korábban is használatos elvet is alkalmazza. Az SNA-t a domén fogalma köré szervezik. A SNA domén egy szolgáltatást vezérlő pont (System Services Control Point, SSCP) és a hozzátartozó erőforrások, a fizikai egységek (physical units, PU), a logikai egységek (logical units, LU), az adatvonalak és eszközök. Egy IBM erőforrásgépben (host) benne kell, hogy legyen a virtuális terminál kezelő program (virtual telecommunication access method, VTAM) és a hálózat konfigurálását, szolgáltatást vezérlő SSCP program. Az IBM 3705, 3725 vagy 3745 front-end gépek a bennük levő hálózat vezérlő programmal (Network Control Program, NCP) alkotják kommunikációs vezérlő csomópontot (communications control node, COMC). A COMC-hez több eszközt vezérlő cluster berendezések (cluster controller, CLC), perifériális vezérlők (peripheral node, PN) és terminálok (terminal mode, TN) csatlakoznak. Az SSCP, LU és PU a címezhető egységek (network addressable units, NAU) az SNA-ban, ezek az adatforgalom kezdeményezői és fogadói. A SSCP fő funkciói: a felhasználói viszony (session) felépítése, a domén erőforrásainak kezelése, hálózati kapcsolatok felépítése és lebontása, szimbolikus nevek konvertálása belső hálózati címekké, hibavezérlés, a hálózat állapotának nyilvántartása, a logikai és fizikai egységek kapcsolatának felügyelete, közvetlen csatornára kötött eszközök támogatása.

Az SNA rétegek közül a fizikai és adatkapcsolati (physical and data link control) hasonló a OSI két alsó rétegéhez RS-232-C, X.21 és SDLC (synchronous data link control), Token Ring LAN protokollokkal. A harmadik réteget (path control) útvezérlésnek nevezik, útképzési és folyam vezérlési feladatokkal. Logikai utat képez a forrás- és cél- NAU között. Három alréteg a virtuális útvonal, az explicit útvonal és párhuzamos kapcsolatok kezelésére szolgál. Az átvitelvezérlő (Transmission Control) a szállítási összeköttetéske (viszonyok) létesítéséért, fenntartásáért és megszüntetéséért felelős. A SNA öt különböző viszonyt különböztet meg (SSCP-SSCP, SSCP-LU, SSCP-PU, LU-LU, PU-PU). Kezeli a hatékonyságot növelő adat- és vezérlőüzenet multiplexalását és demultiplexálását, ha szükséges a titkosítási és visszafejtési funkciókat is. Az adatfolyam-vezérlés (data flow control) szinkronizálja az adatfolyamot a párbeszéd követésével, fontos szerepe van a hibajavításban, adategységeket képez. A hatodik réteg a NAU-szolgálatok (NAU services) rétege, tartalmazza a megjelenítési szolgálatokat (presentation services) adattömörítési és erőforrás megosztási funkciókkal, továbbá a hálózati szolgálatokat (transaction services) osztott adatbázis kezelési és dokumentum csere feladatokhoz. A hálózati szolgálatokra épülnek az alkalmazói alrendszerek (Information Management System, IMS; Customor Information Control System, CICS; Airline Control Program; Distributed Office Support System, DISOSS; Professional Office System, PROFS; Personal Services Products; SNA Application Program Interfaces).

Az IBM nyílt világában meghirdetett stratégia az Alkalmazási Rendszerek Architektúrájára (SAA, Systems Application Architecture), az AIX (az IBM UNIX-a) operációs rendszerre és együttműködésükre valamint a kliens/server alkalmazások kifejlesztésére épül.

DECnet vagy DNA (Digital Network Architecture)

1975-ben a Digital Equipment Coperation (DEC) bejelentette a DNA hálózati architekturát, amelynek eredeti célja különbözött az IBM SNA-tól. Az SNA eredetileg a host-központú terminál-hálózatok egységes, hatékony elérését tűzte ki célül, a DEC, mint minigépgyártó az erőforrások megosztását, decentralizált, osztott hálózati szolgáltatásokat biztosító DNA hálózatot szándékozott létrehozni. A DEC alapfilozófiája az interaktivitás, "on-line" alkalmazások. A DECNET első fázisa (DECNET Phase I) a PDP-11-es gépek RSC-11 operációs rendszerére épült (Phase II, 1978; Phase III, 1980; Phase IV, 1984; Phase V, 1989), az ötös fázis az OSI kompatibilitást tűzte ki célul.

A DNA rétegek bemutatását a fizikai (Physical Link) réteggel kezdjük, amely az RS-232-C, X.21 és V.24/V.28 protokollokat és eszköz meghajtókat (device driver) tartalmazza. Az adatkapcsolati réteg (Data Link) két szomszédos csomópont között hibátlan adatátvitelt biztosít, az aszinkron, szinkron, ETHERNET, FDDI protokollokon túl definiálták a Digital Data Communication Message Protocol-t (DDCMP), amely karakterorientált alapon valósítja meg a korszerű (HDLC, SDLC) kétirányú, ablak mechanizmussal működő adatkapcsolatot. A csomagszolgálatot az útképző réteg (Routing) biztosítja, felelős még a torlódás vezérlésért és a csomagidők méréséért. Az ISO szállítási prtokolljához hasonló funkciókat itt a vég kommunikáció réteg (End Communication, korábban network services) végez. A viszony réteg (Session Control) az elérések védelmét, logikai kapcsolatokat, garantált üzenet továbbítást és az üzenetek csomagokká való szegmentálását nyújtja. A hálózati alkalmazások (Network Application) réteg tartalmazza az adatelérési protokollt (data access protocol, DAP), távoli adatállományok elérését, adatátvitelt és az interaktív terminál használatát biztosító rutinokat. A hálózati felügyelő réteg (Network Management) figyeli és vezérli a hálózatot. Ennek a rétegnek közvetlen kapcsolata van az összes alsóbb réteggel, így a hálózati elemek pillanatnyi állapotát képes bemutatni (Network Information and Control Exhange Protocol, NICE). A felhasználói réteg (User) az alkalmazásokat segítő és hálózati vezérlő (Network Control Program, NCP) elemeket nyújtja az alkalmazói programok készítőinek. Ezen belül a szokásos hálózati alapalkalmazásokon túl OSI, CCITT alkalmazásokat (FTAM, X.400, X.500) is megvalósítottak. Nagyon sok hálózat (HEPnet, PHYSNET,...) használja a DNA architekturát.

HEPnet (High Energy Physics Network)

A HEPnet a részecskefizikai kutató intézményeket összekötő, általuk létrehozott és menedzselt hálózat. Jelenleg több mint 5000 számítógépet tartalmaz. Korábban több tényező a DECnet technológai használata mellett szólt 1991-ben a protokollok megoszlása a következő volt: IP-72%, DECnet-14%, SNA-10%, X.25-4%. A HEPnet európai központja a CERN, a bérelt vonalak adatátviteli kapacitása meghaladta a 11 Mbit/sec-ot. A HEPnet Technical Committe (HTC) 1988-ban alakult és több alcsoportba (DECnet, IP, Requirement) működik. A HEPnet-nek szoros kapcsolata van a nemzetközi multidiszciplináris hálózatokkal (EARN, EASnet, EUnet, NORDUnet) főleg vonalak, routerek közös használatában. A tervek között a video-konferencia, multimedia terminálok, spooled file transfer bevezetése szerepel.

Nemzetközi számítógép-hálózatok elérése Magyarországról

Ebben a fejezetben röviden szólunk Magyarország nemzetközi hálózathoz való csatlakozásairól és ezen hálózatok hazai helyzetéről 1989 óta folyamatosan nyíltak meg a nemzetközi kapcsolatok: EUnet, EARN, HEPnet, IBM Academic Initiative, Internet és az IXI, EBONE, EuropaNET.

EUnet

Az Információs Infrastruktúra Fejlesztési (IIF) közösség első kapcsolata az EUnet-tel volt 1989-ben. Ez volt az első nemzetközi levelzési lehetőség (ELLA-ból uucp> e-mail cím). Az EUnet ajándékként rendelkezésünkre bocsájtotta a régi központi gépeit (VAX) is, ezek a gépek bonyolítják az Ethernet nemzetközi forgalom jelentős részét.

A UNIX rendszerek alkalmazásinak tevékenységét, érdekeit a Magyar Unix rendszer felhasználóinak csoportja (HUUG-Europen Hungary) fogja össze.

EARN

1990 óta a volt szocialista országok és tagjai a EARN szervezetnek. A nemzeti csomópont (HUEARN) 1990 októberében kezdte meg működését, bérelt vonalon kapcsolódott a linzi AEARN géphez. Jelenleg az osztrák nemzeti csomópont a bécsi egyetemen található. 1991 februárjában megalakult a magyar EARN szervezet (HUEARN). Első vidéki csomópont a JATE HUSZEG11 gépe volt, amelyet az X.25 feletti BSC protokoll kapcsol a HUEARN géphez. Várható a csomópontok számok növekedése mind IBM mind VAX platformon. Egyetemi környezetben a szolgáltatások széles skáláját nyújtja egy számítógépen. A növekedés 10 körül megállt az egyesítési folyamatok miatt.

HEPnet

1991 közepén Magyarország is csatlakozott a HEPnet-hez. A hazai végpont a KFKi Részecske és Magfizikai kutatóintézetben van. 1992 januárjától üzemel a kapcsolat (RMKI-CERN, bérelt 9,6 kbit/sec sebességű vonal). Ez a kapcsolat a fizikai kutatások kommunikációs igényeit hivatott kiszolgálni. Jelenleg az Interneten érhető el.

IBM Academic Initiative

Ez a project 1991-ben indult az IBM támogatásával. Négy egyetem tagja (BKE, ELTE, BME, JATE) a projektnek. A hardver bázist a BKE-en elhelyezett IBM 3090-es számítógép jelenti, amelyhez SNA hálózati elemeken keresztül kapcsolódnak a 32XX-es távoli terminálok. A 3090-es rendszer a szolgáltatások széles körét nyújtja, beleértve a nemzetközi hálózatok elérését is.

INTERNET

1991 őszén csatlakozott Magyarország az INTERNET-hez. A technológia a TCP/IP (internet) alkalmazását jelenti a csatlakozás. A TCP/IP része a UNIX operációs rendszereknek (ULTRIX, AT&T V.4, USN OS, AIX), a többi gépekre létezik, megvásárolható a TCP/IP programcsomag (IBM VM, VAX VMS, PC). A magyar IP kapcsolat első időkben a linczi X.25 kapcsolat felett működött. Jelenleg az IP az alapprotokoll és felette működik az X.25 kapcsolat.

Az INTERNET-hez való csatlakozás több tevékenységet igényel. A fizikai kapcsolat létrehozása fontos, IP protokollt tudó összeköttetést kell létesíteni a már működő INTERNET hálózattal. A magyar IP hálózati tervei az IIFP keretén belül elkészültek (HBONE). További feladatok: IP cím igénylése, feliratkozás a RIPE (Európai IP hálózatok szervezete) adatbázisba, domain név regisztrálása és a használati jogok kérése (NSFnet, EasyNet) a kölönböző hálózatokhoz és számítógépekhez. Természetesen a nyilvánosan használható gépeket különösebb engedély nélkül használhatjuk.

IXI (X.25), EBONE, EuropaNET

Magyarországon 1989 óta létezik nyilvános csomagkapcsolt adatátviteli hálózat. Ez a technológia ekkor még exporttilalom alatt állt. Az MTA-SZTAKI lelkes fejlesztői a SOKBOX névvel jelzett X.25 csomóponti elemeket fejlesztettek ki és ezzel lehetővé tettek a X.25 csomagkapcsolt szolgáltatást. Jelenleg közel 500 X.25 végponttal rendelkezünk a hálózat, amely a MATÁV üzemeltet. 1992-ben Siemens Sienes EWSP típusú kapcsolóközpontok is üzembe álltak, amely nagyobb teljesítményű és lehetőséget teremtenek sok ezer X.25 végpont létesítésére. A felhasználói vonalak 1.2 kbit/sec-tól 64 kbit/sec-ig terjedhetnek.

A PC-k bekapcsolódása a PAD (packet assembly/disassembly) felületen történik. A PC-ben szükséges egy terminál emulátor program, hogy a távoli terminál funkció teljesítésére. A magyar X.25 hálózatból nemzetközi hívásokat is kezdeményezhetünk és elérhetünk más csomagkapcsolt adathálózatain levő végpontokat is. Az IXI egy Europát lefedő csomagkapcsolt gerinchálózat, amely összekapcsolja az országok akadémaiai hálózatait és a nyilvános adathálózatokat is.

Az EBONE a BITNET leépítésével megszűnik, jelenleg Budapest-Bécs-Párizs-USA vonalán 256 Kbit/sec IP szolgáltatást veszünk igénybe.

Az EuropaNet-től 1995 októberétől Magyarország egy 2Mbit/sec-os közös IP kapcsolatot bérel az akadémiai és profit szféra számára.

3. Fontosabb protokollok az OSI rétegek szerint

A fejezetben az OSI hét rétege szerint röviden bemutatjuk az adott réteghez tartozó szabványos protokollokat. Ezek a szabványokat ill. ajánlásokat különböző szervezetek tették:

ISO International Organization for Standardization

OSI Open Systems Interconnection

ODP Open Distributed Processing

ITU International Telecommunications Union

CCITT International Telegraph and Telephone Consultative Committee

ANSI American National Standards Institute

NBS National Bureau of Standards

IEEE Institute of Electronic and Electrical Engineers

EIA Electronics Industry Association

ECMA European Computer Manufacturers Association

TIA Telecommunication Industry Association

ETSI European Telecommunication Standards Institute

EPHOS European Procurement Handbook for Open Systems.

A mellékletben további szabványok felsorolását találhatjuk meg.

3.1. Fizikai réteg, V.24, X.21, ALOHA

V.24 (CCITT) azonos az RS-232-C (EIA) szabvánnyal.

A V.24-es szabvány telefonvonalon történő modemes analóg adatátvitel leírását tartalmazza. Fizikai összeköttetés 9 vagy 25 lábas csatlakozókon keresztül, hossza 15 méter, átviteli sebesség max. 19,2 kbit/sec. Ez az interfész a DCE (Data Circuit Equipment) adathálózaton levő adatátviteli a DTE (Data Terminál Equipment) adatvég berendezéseket köti össze. A legfontosabb működési szekvencia a következő:

1. DTE adatterminál kész

2. DCE adatkész

3. DCE vivő érzékelés

4. DTE adáskérés

5. DCE adásra kész

6. DTE adás

7. DCE vétel.

X.21, digitális átvitel

A digitális átvitel több szempontból jobb az analóg átvitelnél, bár költségesebb. Kicsi a hibaarány, erősítés helyett 0,1 digitális jelek helyreálítása történik a hiba halmozása nélkül, különböző típusú adatok multiplexált (keret), nagysebességű átvitelét engedi meg. A digitalizálásnál a PCM (Pulse Code Modulation) vagy delta modulációt alkalmazzák.

Az X.21 a DCE és DTE közötti digitális átvitel szabványa. A csatlakozó 15 tűs, 8 fontosabb vezetékkel. Az adás(T) és vétel(R) vezérlését a vezérlés(C) és jelzés/bejelentés (I) vonalak végzik, a 4 lehetséges on/off állapot segítségével valósítják meg a kapcsolatfelvételt, akár kétirányú (duplex) adatátvitelt és a kapcsolat lebontását. Az X.21 számos további speciális lehetőséget kínál: gyors kapcsolás, hívásgyűjtés, hívóazonosítás, stb.

ALOHA véletlen csatorna hozzáférés

Egy fizikai vonalon több állomáspár közötti kapcsolatot a multiplexáló módszerekkel valósítják meg. Az FDM (Frequency Division Multiplexing) a frekvenciaspektrumot osztja szét a több logikai csatorna között, a TDM (Time Division Multiplexing) időosztásos multiplexelésnél a felhasználók periodikusan, időben egymás után kerülnek sorra.

A fenti két protokoll nagy állomás szám és változó forgalom esetén nem elég hatékony. A véletlen hozzáférést alkalmazó technikák őse az ALOHA rádiós protokoll, amelyet a Hawai-i Egyetemen fejlesztettek ki és 1970-ben csatlakoztatták az ARPANET-hez. Két 100 kHz sávszélességű (407,35 ill. 413,475 MHz) rádiós csatornán 9,6 kbit/sec. sebességű, véletlen hozzáférésű "tiszta" ALOHA kevesebb mint 18%-át tudta hasznosítani a sávsebesség nyújtotta átviteli lehetőségnek. A nagyobb hatékonyságért többirányú fejlesztés történt, egy egész ALOHA család keletkezett (réselt, vivőérzékelő, ütközésérzékelő, szabad csatorna esetén p valószínűséggel adó perzisztens). Ezek a protokollok szolgálhatnak alapul a csomagrádiózásnál (AX.25, jelenleg a JATE-n a 144,375 MHz rádióamatőr sávon 1,2 kbit/sec. sebességű állomás üzemel), a műholdas (satellit) és a helyi hálózatok (LAN, MAN) protokolljainak tervezésénél.

3.2. Adatkapcsolati réteg, AP, BSC, HDLC

AP, aszinkron adatkapcsolati protokoll

Az AP a legegyszerűbb protokoll ezen a területen. Karakter orientált, karakter az átvitel alapegysége, amely a következő bitekkel egészül ki: startbit, maga a karakter 5-8 biten, opcionálisan páros vagy páratlan paritásbit és 1, 1 1/2, 2 stopbit a lezáráshoz. 8 bites adat és összesen 3-4 bit kiegészítésnél az átviteli kapacitás kihasználtsága csak 60% körül van.

Az aszinkron elnevezés arra utal, hogy két karakter adása között nincs meghatározva az időintervallum, aszinkron módon kerül elő a következő karakter.

A hibaellenőrzés az előbb említett kerszetparitás biten(P) kívül egy több karakterre (üzenetre) vonatkozó hosszparitás karakter(LPC) segítségével történik. Negatív nyugtázással (NAK) jelezzük a javítás szükségességét, amelyet ismétléssel valósít meg a protokoll. További vezérlő karaktereket az ASCII kódtáblázat első két oszlopában definiálták.

BSC, binary syncronous communications protokoll

A BSC-t az IBM definiálta, karakter orientált. A szinkron átvitel azt jelenti, hogy a karaktereket folyamatosan, blokkot képezve adjuk vonalra. A bitidő pontosításához két darab SYN (X'16') karakterrel kezdődik minden blokk.

A vezérlő karakterek száma több, mint az AP protokollnál. A fejrészt az SOH jelzi, a szöveget az STX, ETB/ETX páros fogja össze, a blokk végén egy két bájtos ellenőrző összeg, BCC szerepel. Az adásra kerülő információs blokkok váltakozva 0, 1 sorszámot kapnak, ennek megfelelően történik a nyugtázás is ACK0, ACK1 karakterekkel. Ez a konstrukció növeli az ellenőrzés lehetőségét. Mód van a vezérlő karakterek átvitelére a szövegben (transzparens átvitel), a valódi vezérlő karaktereket megelőző DLE karakter segítségével, őt a DLE, DLE viszi át egyszer. A BSC-vel bonyolultabb műszaki alapokon nagyobb sebességet tudtak elérni.

HDLC

Az egyik legkorszerűbbnek mondható adatkapcsolati protokoll. Bit orientált és bit szinkron átvitelt igényel. Hatékonyságát a kétirányú adatátvitel egyidejű üzeme biztosítja. Ezeket az elveket először az IBM SDLC protokolljában alkalmazták, az ISO a HDLC protokollcsaládban általánosította, a CCITT az X.25 csomagkapcsolt adathálózati szabványában a LAPB nevet adta neki és a DEC cég elkészítette a DDCMP-t, amely a régebbi karakteres alapú berendezéseken is nagyobb átviteli teljesítménnyel üzemel.

Több adatkeretet adhatunk vonalra nyugtázatlanul, ez egy majdnem folyamatos adást jelent. Az információs keretekkel egyben a nyugtázást is elvégezhetjük. Az információ hossza változó, minimum 1 bit, a szabvány nem definiálja a maximális hosszt, ez az implementációtól függ. A küldési és fogadási sorszámok kezelésére az ún. ablak mechnizmus szolgál, néhány jellemző ablakméret 8, 128, 1024. A kódfüggetlenséget (transzparencia) a 0 bit beszúrásával oldottak meg, azért hogy a 01111110 bitsorozatot csak keretezésre lehessen használni, tovább így nem kell hosszinformációval dolgozni az egyes változó hosszú kereteknél. A hibajelzés a 16 vagy 32 bit hosszú ciklikus redundancia kód biztosítja, a javítás kétféle lehet, vagy valamely sorszámú kerettel kezdve újra küldünk minden keretet, vagy csak szelektíven egyenként a hibásat(kat) küldük újra.

Ezt a hatékony protokollt sok területen alkalmazzák, két területet emelünk ki, az X.25 csomagkapcsolt adathálózatot és a szatellit adatátviteli rendszereket.

3.3. Adathálózati réteg, X.25, IP

X.25, csomagkapcsolt adathálózat

Az adathálózatok autonom módon működő "kis számítógépekből" álló számítógép-hálózatok. A tervezésnél figyelembe kell venni a réteg funkcióit, a forgalomirányítás (routing), a torlódás vezérlés (congestion control), a hibajavítás (error control) és a több csatornás kiszolgálás (multiplexing) mechanizmusait kell részletesen megtervezni ügyelve az együttműködésükre is.

Az X.25 szabványt a CCITT 1976-ban hagyta jóvá és 1980-ban és 1984-ben módosították. Az alapelv a csomagkapcsolás megvalósítása, melynek két sajátosságát emeljük ki. Az első: az üzenetek apró csomagokra tördelésével egy fizkai vonalon több logikai kapcsolatot lehet fenntartani, így az adathálózat viszonylag kevés fizikai összeköttetéssel is hatékony, interaktív (on-line) szolgáltatást tud nyújtani. A második: a virtuális kapcsolatok létrehozása után az adatforgalom gyors, viszonylag kicsi a vezérlő információs (overhead) hasznos, átvihető információhoz képest.

Az X.25 szabvány négy részből áll:

- fizikai szinten a már ismertetetett X.21 szabvány,

- adatkapcsolati szinten a LAPB (lásd HDLC család),

- adathálózati szint az X.25 és a

- felhasználó felület (user interface).

Az első kettő már szerepelt korábban, most a két utóbbiról együttesen szólunk. Az adathálózat terminológiája a DTE-DCE párost használja a végberendezés és az adathálózat megnevezésére. Két szolgáltatást kérhet a felhasználó: két állomás között az adatcsomagok átvitelét (DG, datagramma), itt mindegyik csomag "önálló életet él" a hálózaton; a másik a kapcsolat előzetes kiépítése (VC, virtual circuit) és a "kitaposott" úton a csomagok elszállítása és a kapcsolat lebontása, a felépített virtuális kapcsolaton már egyszerűbben, gyorsabban haladhatnak át az adatcsomagok. Ez a szolgáltatás lehet állandó (PVC, permanent). A felhasználói felület a híváskérési, a vezérlési és az adatcsomagok összeállításának szabályait tartalmazza. Az adathálózati szint az előbbi csomagtípusokon kívül még a folyamvezérlési, megszakítási (interrupt), törlési (reset) és diagnosztikai csomagtípusokkal teljesíti a kért szolgáltatást.

A különböző X.25 hálózatok között az X.75 adathálózatok közötti szabvány segítségével történhet az együttműködés.

IP, csomagkapcsolt adathálózat

Az IP (Internet Protocol) protokollt az ARPA projektben fejlesztették ki a 80-as évek elején. A nevében is szerepel az egyik fő jellemző, hogy (helyi) hálózatok közötti (feletti) adathálózati szolgáltatást biztosít. Az IP csomagkapcsolt, az IP csomag fejrésze minimálisán 20 bájt. A küldő és fogadó állomás címét egyedi 4 bájtos IP számok hat rozzák meg. Elkészültek a 16 bájtos IP címzés tervei is. Az IP csomagok önállóak (DG) és viszonylag egyszerű vezérlési mechanizmusokat valósítanak meg. Az útképzés legtöbbször fix, a IP címeket tartalmazó táblák alapján történik, nem garantál biztonságos átvitelt, a megérkezés nem garantált, az adatfolyam vezérlését is legjobb, ha végállomások végzik.

A IP működésének ellenőrzésére definiálták az ICMP (Internet Control Message Protocol) protokollt, amely az Internet tesztelésére is használható. A pillanatnyi hálózati teljesítmény is mérhető vele.

3.4. Szállítási réteg, TP, TCP

TP, transport protokoll

Az egymással kommunikáló végpontok felhasználói számára szükségesnek bizonyult egy vég-vég adatkapcsolatot ellenőrző protokoll használata. A kommunikációban résztvevő adathálózatok különböző minőségűek, jelzett és jelzetlen adatátviteli hibákat "követnek el" illetve eredendően nem garantálnak sorrendhelyességet. Ezzel a réteggel (4 alacsony szintű réteg) együtt teljessé válik a hibátlan kommunikáció, amelyre most már épülhetnek a magasabb rétegek szolgáltatásai, a felhasználó számára ténylegesen "hasznos" alkalmazások.

Az OSI TP családja a fenti funkciókat 5 különböző típusú szállítási osztállyal valósítja meg:

0. osztály: egyszerű, alaposztály

1. osztály: alapvető adatáviteli hibákat javító

2. osztály: több kapcsolatot kezelő (multiplexelő, nyaláboló)

3. osztály: hibajavítás és multiplexelő

4. osztály: hibafelderítő és hibajavítás.

Az osztályok 0-4-ig egyre bonyolultabbak, ezt jelzi a bennük levő időzítők száma (time-out kezelés) is növekedik. Megkülönböztetett hangsúlyt kap a minőségi követelmény, amelyet a következő paraméterek jellemeznek:

- kapcsolatfelépítési idő,

- átbocsájtóképesség,

- átviteli késleltetés,

- állandó hibaarány,

- lebontási késleltetés,

- kapcsolat védelme,

- prioritás.

Ennél a protokollnál szokásos megemlíteni az OSI modell szolgáltatási protokoljainál (pl. transport service protocol) használatos szolgálati primitíveket (call (parameters)):

- kérés (request)

- jelzés (indication)

- válasz (response)

- megerősítés (confirm).

Általában elmondható a szervíz protokollok szolgálnak a magasabb rétegekkel való kommunikáció biztosítására, az egyszerű jelző nélküli protokoll a társ protokollal (peer protocol) valósítja meg az adott réteg konvenciálisan megállapított funcióit.

TCP, szállítási protokoll

Az ARPANET-ben definiált TCP (Transmission Control Protocol) protokoll biztosítja a vég-vég sorrendhelyességet (az IP ezt nem tette). A TCP/IP protokollok az Internet-hez való kapcsolódás lehetőséget is jelentik függetlenül a kapcsolódó számítógépek operációs rendszerétől (pl. DOS PC TCP/IP). A TCP fejrész 20 bájtos, az üzeneteket 64 bájtnál nem hosszabb darabokra szabdalva szállítja el.

Főleg lokális hálózatokban használatos egy egyszerűsített, hibákat nem javító szállítási szolgáltatás az UDP (User Datagram Protocol). Nem nagy távolságra, elejétől ismételhető alkalmazásokra használják (pl. betöltésre, boot).

3.5. Viszonyréteg, SP, RPC/XDR

SP, viszony protokoll

Ez a réteg általában nem jelentkezik különálló, markáns programokkal, az OSI szabványosítás foglalta össze a réteg funkcióit. Az SP (Session Protocol) feladata a rendszerhez való hozzáférés vezérlése (login, logout), a kölcsönhatás menedzselése (egy, kétirányú adatátvitel), a szinkronizáció és a tevékenység menedzselése, az alkalmazói rendszerhez való hozzáférést, ha az korlátozott számú, a zsetonok bevezetésével szabályozzák. A kölcsönhatás menedzselésében a megengedett adattovábbítási irányt a adatvezérjel (data token) birtoklása jelzi. A kommunikációs folyamat tevékenységekre bonthatjuk, minden egyes tevékenység végrehajtása során fő és mellék szinkronizációs pontokat iktathatjunk be, amelyek a kapcsolat abnormális megszakadása esetén az újraindításnál a tevékenység meghatározott szinkronizációs ponttal folytatható.

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).

Open Look

License

NIS

NFS

X Toolkit

NeWs Toolkit

External Data Representation (XDR)

X11

NeWs

Remote Procedure Call

TCP/IP

OSI

3. ábra: SUN, Open Network Computation, ONC

3.6. Megjelenítési réteg, PP, ASN.1, DES

PP, adatábrázolási protokoll

Meglepően magas szintre került az adatok ábrázolásának meghatározása. Ha a teljes rendszerben mindenütt közismert kódrendszerek (ASCII, EBCDIC) valamelyikét használjuk ennek a rétegnek nincs különösebb tevékenysége. A PP (Presentation Protocol) lehetőséget kínál további egyedi adatábrázolásra, az adatok tömörítésére, az adatok titkosítására és az átalakításhoz szükséges környezetet biztosítja ügyelve arra, hogy ne lépjen fel adatvesztés. A kapcsolat lehet összeköttetés orientált és összeköttetés mentes is. Az adattitkosítás külön diszciplina ezen a területen.

ASN.1, absztrakt szintaxis jelölés

Az adatstruktúrák ábrázolására az ISO javasolt egy jelölésrendszert, az ASN.1-t (Abstract Syntax Notation). Külön nyelven leírjuk az adatstruktúrák felépítését (integer, boolean, bit, octet, any, null, sequence, set, choice). A fenti nyelven leírt strukturát a konkrét értékekkel és a típusokat jelző adatokkal együtt kódolhatjuk egy egyértelmű bitsorozattá és a partner dekódolhatja és egyértelműen kiértékelheti a kapott adatokat.

DES, adattitkosítási szabvány

Ebben a fejezetben nem vállalkozunk a titkosítás teljes áttekintésére sem, az egyszerű helyettesítéses titkosítástól kezdve a nyilvános kulcsok szétosztásán át a titkosított digitális aláírásokig csak felvillantják címszavakban a terület terjedelmet.

A USA kormánya 1977-ben fogadott el egy szorzatrejtezést DES (Data Encrytion Standard) néven. Erről szólunk néhány mondatot, mivel széleskörűen elfogadottá vált. A nyílt szöveget 64 bites blokkokban titkosítják, egy 56 bites kulcs paraméterrel 19 lépésben történik a titkosítás. Első lépés kezdeti csere (bal 32 bit, jobb 32 bittel), majd 16 iterációs lépés, amelyben a 32 bites darabokon az 56 bites kulcson értelmezett, lépésenként különböző függvény segítségével végzett kizáró vagy műveletet hajtódik végre. A tevékenység cserével és invertálással záródik.

3.7. Alkalmazási réteg

Az alkalmazásoknak se szeri se száma. Szabványosításuk is nagy nehézségbe ütközne illetve lehetetlen lenne (pl. szövegszerkesztő). Ebben a fejezetben főleg arra törekedtünk, hogy a legfontosabb alap alkalmazásokat soroljuk fel, amelyre épülnek(hetnek) az alkalmazások.

Az adatállomány átvitelét (file transfer) biztosító protokollok definiálása viszonylag gyorsan haladt. Az ARPANET-ből örököltük az elsőt FTP-t és jóval későbbi az OSI FTAM szabványa, amely a virtuális állomány fogalmának bevezetésével általánosít és meghatározza a virutális adatállomány elérési módját, tárolási módját, átviteli módját és a szükséges azonosítókat. További adatállomány átviteli protokollokat is megemlíthetünk, UUCP, KERMIT, SENDFILE, LAPLINK, stb.

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.

Az OSI két szolgálati elemet javasolt, amely majdnem minden hálózati alkalmazásnál előfordul. Az ACSE (Association Control Service Element) protokollt összeköttetések menedzselésére tervezték, az összeköttetéseket társulásnak nevezve. Ez a protokoll gondoskodik a kapcsolat felépítésről, a felehasználó illetékességének ellenőrzéséről, az elbontásnál és megszakításokról. A CCR (Commitment Concurrency and Recovery) több résztvevő üzembiztos együttműködését biztosítja. A hálózatozás sava borsa a közös adatelérés, ennek bonyolultabb verziója a tranzakció, amely több állomány, több rekordjának esetleges megváltoztatását jelenti. Nagyon szép feladat a tranzakciók hibavédelmét megoldani, két lehetséges választásunk van a hiba utáni újrainduláskor: hátra, "visszapörgetni" az eredeti állapotra minden állományt és teljesen újra a tranzakciót, előre, "visszaemlékezni" a megszakadás előtti környezetre és folytatni a tranzakciót. A CCR kétfázisú érvényesítést alkalmaz a biztonság fokozására.

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

A fejezet záró szakaszában az elektromos levelezésről (e-mail) és ehhez kapcsolódó alkalmazásokról szólunk. Sok levelezőprogramot és sok féle levéltovábbítási protokollt alkalmaznak, a levéltovábbíáts körül kiemelhetjük 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, egyre több cég tölti fel ezt az objektum orientált rendszert aktuális személyekre, számítógépekre és szolgáltatásokra vonatkozó tartalommal. A könyvtári, a telematikai és az általános információs rendszerek (World Wide Web, Gopher) alkalmazása visz bennünket az Információs Társadalom felé.

4. Adatkommunikációs hálózatok

4.1. Telefonhálózat, PBX, MODEM

Kezdetben az adatátvitel a telekommunikációs hálózatokra (telex, telefon) épült. Kis sebesség esetén és más lehetőség híján ez a klasszikusnak mondható megoldást ma is használjuk. A telefonhálózatok működéséről itt nem szólnánk. Két elemet emelnénk ki. A MODEM egy átalakító berendezés, amely a 0,1 biteket átalakítja fizikai jellemzőkké, amelyeket egyre gyorsabban és megbízhatóbban átvisz az átviteli közegen (pl. drót, 4KHz sávszélességű beszédcsatornán) a "testvér" modemhez. Áruk általában a sebességgel nő (2400 bit/sec - 2 Mbit/sec 4 éven). A másik főleg helyi hálózatukban használatos a PBX (Private Branch Exchange) saját telefonközpontok. Azért mert olcsóbb kapcsolóeszköz, a telefoniában szériában gyártják az alközpontokat, amelyek vonalkapcsolt adathálózat megvalósítására kíválóan alkalmasak.

4.2. Digitális hálózatok, ISDN, FR, ATM, SMDS

Nagy kihívása ennek a területnek a digitalizálás és üvegkábelek nyújtotta fantasztikus kapacitások birtokba vétele, természetesen a beruházási költség sem alacsony. Nagymértetű elterjedésük előtt a felesztéseket nagyon jól át kell vizsgálni, nagyon nagy verseny zajlik ezen a területen sok a termék is, ezekből röviden ismertetünk néhányat.

Az ISDN-t (Integrated Service Digital Networks) a CCITT I.120 ajánlásában 1988-ban fogalmazta meg. Az ISDN szolgálatai a korábbi telematikai szolgálatok (telex, fax, videotex) és az újabb adatátviteli szolgálatok (kép, hang, multimédia) integrálását célozza meg. Az architektúrát az érrendszerünkhöz szokták hasonlítani. Megkülönböztetünk keskenysávú (baseband) és szélessávú (broadband) B-ISDN-t. Több digitális átviteli csatornát szabványosítottak már:

A - 4 khz analog telefoncsatorna

B - 64 kbit/sec-os PCM csatorna hang és adatátvitelre

C - 8 vagy 16 kbit/sec-os digitális csatorna

D - 8 vagy 16 kbit/sec dig. csat., átviteli sávon kívüli jelzésre

E - 64 kbit/sec dig. csat., átviteli sávon belüli jelzésre

H - 384, 1536, 1920 kbit/sec digitális csatorna.

Több kombinációt is szabványosítottak:

Alapsebesség: 2B + 1D

Primer sebesség: 23B + 1D vagy 30B + 1D

Hibrid: 1A + 1C

Kidolgozták a keretformátumokat és a D csatornán zajló vezérlés mechanizmusait.

Az FR (Frame Relay) lényegében az X.25 csomagkapcsolt adathálózat leegyszerűsített változata, melyet nagy sebességű átvitelre terveztek. Aktualisan része a B-ISDN családnak. A B-ISDN két alapszolgáltatásra épül az ATM-re (Asynchronous Transfer Mode) és a SONET-re (Synchronous Optical Networks). A SONET 48 Gbit/sec-ig biztosítja az átvitelt a Bellcore cég fejlesztette ki, OC-1 (51,840 Mbit/sec) az OC-48 (2488,320 Mbit/sec) sebesség tartományban optikai pont-pont kapcsolatban. Erre épül az ATM, amely egy technika, az üzeneteket 53 bájt hosszú cellákra szabdalja. Cella kapcsolást valósít meg virtuális áramköri állományok között virtuális nyomvonalakon. Sokan az ATM-et helyi hálózati technikának is tekintik. (lásd 4. ábra.)

ISDN
Signaling

Frame
Relay

Adaptation
Layer

Bearer
Service

Adaptation
Layer

ATM

SONET

4. ábra: B-ISDN protokolljai

A SMDS (Switched Multi-megabit Data Service) sok hasonlóságot mutat az FR-el. T1 (1,544 Mbit/sec) - T3(45 Mbit/sec) vonalakra a Bell szakemberei egy csomagkapcsolást terveztek (datagram). Fizikai sebességét DQDB (Distributed Quence Dual Bus) jelenti, az adatkapcsolat a 5 bájtos vezérlő mező, a 2 bájtos üzenetazonosító, a 44 bájtos adatszegmensból és a 2 bájtos ellenőrző rész információival dolgozik. A hálózati réteg végzi a említett csomagkapcsolást.

A fenti technológiák elterjedését illetően nagyon nehéz egyértelműen választ adni, valószínűleg egy heterogén rendszer alakul ki esetleg fix részesedési hányadokkal.

4.3. Műholdas átvitel

Egyre nagyobb jelentőséggel bír a legegyszerűbb visszaverődéssel dolgozó műholdaktól a különböző tartományokba átjárókig. A kisebb frekvencia tartomány birtokba vételével kezdődött az alkalmazás, mert kevesebb energia szükséges hozzá, a három tartomány, a 3-6 GHz, a 12-14 GHz és 20-30 GHz-es sáv szabad erre a célra. A műholdak a közelebbi pályákon részlegesen "láthatók" míg a geostacionárius pályán (36000 km) állnak. A nagy távolság miatt az 1024 csomaggal dolgozó HDLC 32 vagy 64 bites ellenőrzéssel alkalmasnak bizonyult a hatékony adatátvitelre.

4.4 Vezeték nélküli átvitel

Ebbe a családba tartoznak a mikrohullámot vagy rádióhullámot, infravörös fényt illetve lézert alkalmazó átvitelek. Sebességük széles skálát fed le, legjellemzőbb a 2Mbit/sec átviteli teljesítmény nagyobb távolságon és a 10Mbit/sec rövidebb távolságon.

5. Helyi és városi hálózatok

A nagy távolságú hálózatok mellett a helyi hálózatok is igen nagy jelentőséggel bírnak. A fejezet bevezetőjében néhány általánosabb megállapítást teszünk a helyi hálózatokkal kapcsolatban.

Típikus jellemzőnek mondható a helyi hálózatok esetén:

- a nagy sebesség (0,1 - 100 Mbit/sec),

- a rövid távolság (0,1 - 25 km),

- az alacsony bithibaarány (10-8 - 10 -11).

Érdemes mégegyszer összehasonlítanunk a helyi hálózatokat a többi hálózatokat a távolság és sebesség tekintetében:

S
E
B
E
S
S
É
G

MULTI
PROC.

V Á R O S I

H E L Y I

P
B
X

NAGY
TÁVOLSÁGÚ

T Á V O L S Á G

5. ábra: Hálózatok összehasonlítása

A helyi hálózatok alkalmazásának lehetséges előnyei:

- a rendszer folyamatosan bővíthető,

- a megbízhatóság, rendelkezésre-állás és életképesség a több komponens miatt és a mentési lehetőségek miatt magas szinten tartható,

- meg lehet osztani az erőforrásokat (nyomtató, diszk, adat, gép),

- több beszállítótól vásárolhatunk,

- javul a válaszidő és teljesítmény,

- egyetlen terminálon több rendszert érünk el,

- rugalmasabb a berendezések elhelyezkedése,

- integrálhatjuk az adatfeldolgozást az iroda automatizálással.

Néhány lehetséges hátrányt is megemlítünk:

- nincs garancia a teljesen jó együttműködésre (hw, sw),

- az osztott adatbázis problémákat okozhat az egységes működésben, a biztonságban és jogosultságok helyes alkalmazásánál,

- nagyobb eszközpark kerül beszerzésre, mint ami aktuálisan szükséges,

- a vezérlés biztosítása nehezebb, bonyolultabb a rendszer karbantartása.

Érdemes megfontolnunk a cégre, szervezetre gyakorolt hatásokat is:

terület pozitív hatás negatív hatás

munka minősége kevesebb "elveszett" adat, több közbenső adat,

több résztvevő csökken a függetlenség

teljesítmény nő a munkateljesítmény sok erőforrás kell a

nem szabványos munkához

alkalmazottak javítja a stáb képességeit kevesebb a lényegtelen állás

vonzóbb a munka kevesebb az emberi

kommunikáció

csökkenti a megkülönböztetéseket kevés lehet a megkülönböztetés

döntéshozatal valós tényekre alapul túl sok tényre alapul

nagyobb elemzési lehetőség "erdőtől nem látni a fát"

több ember a hipotézisben probléma előjöhet

szervezés decentralizált széteshet a felügyelet

költség költségkímélőnek kellene lennie kezdeti nagy költség,

szoftver költségek

összesen új üzleti megközelítés bonyolultabb, csupán

funkcionális kapcsolatok

Fontosabb helyi hálózati alkalmazások:

- adatfeldolgozás

adatok távolsága, tranzakció feldolgozás, adatállományok átvitele, lekérdezés, távoli feldolgozás

- iroda automatizálás

dokumentumok feldolgozása, szövegszerkesztés, elektronikus levelezés, intelligens másolás, fakszimile

- gyártás automatizálás

CAD/CAM tervezés és gyártás, termelés vezérlése, megrendelés, szállítás ütemezése, a gyártás felügyelete, monitorozás

- energiák felügyelete

fűtés, hűtés, szellőztetés, légkondicionálás

- folyamatok vezérlése

- tűz és biztonságvédelem

érzékelés, riasztás, kamerák, monitorok

- telefonálás

- konferenciázás

- televíziózás

zárt láncú TV, videó előadások.

Ha az előbbi alkalmazásokat nem együttesen akarjuk a hálózaton biztosítani, akkor öt tipikus alkalmazást érdemes megemlíteni:

- személyi számítógépekből álló hálózatok (PC network),

- számítógépes termek hálózatai (computer room network),

- iroda automatizálás (office automation)

- gyári hálózatok (factory local network)

- integrált hang és adatátvitel (voice and data local network).

A helyi hálózatok "természetét" a következő technológia elemek határozzák meg:

- topológia,

- átviteli közeg (medium) és

- közeghozzáférési technika (medium access control).

A leggyakrabban használt topológia a sín (bus), majd a gyűrű (ring), csillag (star), fa (tree), háló (mesh). A leggyakoribb átviteli eszköz a sodrott érpár (twisted pair), alkalmas mind analóg, mind digitális adatátvitelre. A koax kábelből két típust alkalmaznak: az 50 à-os (ohm) alapsávi (baseband) digitális átvitelre, a 75 à-os szélessávú (broadband) koaxot analóg jelek FDM módon vagy nagysebességű digitális jel átvitelére (single-channel boradband). Az optikai kábelen a fényhullámok visszaverődéssel szórtan (Step-index Multimode) vagy szinusz hullámként csoportban (Graded-index Multimode), visszaverődés nélkül egyenes vonalban (Single-mode) haladnak, a fenti sorrendben egyre vékonyodó kábelekben (125 Šm - 2 Šm). Egymásra rálátást kíván a mikrohullámú, a rádióhullámú, az infravörös és lézeres technológia itt a közeg levegő.

A topológia és az átviteli közegek közötti összefügg‚sből két megállapítást érdemes tenni. A sín és gyűrű topológia a legtöbb médium esetén lehetséges, a csillag esetében legtöbbször sodrott érpárt, az optikai kábel esetén a gyűrű a leggyakoribb és a fa topológia a szélessávú koaxnál (kábeltv, CATV). Az átviteli sebesség az optikai kábelnél a legnagyobb és a csillapítás itt a legkisebb. A közeghozzáférésről (véletlen hozzáférés és vezérjeles) a következőkben szólunk.

A helyi hálózatok kialakításánál korábban komoly vita volt, hogy Ethernet vagy vezérjeles gyűrű (token ring) legyen a követendő technológia. Két táborra oszlott a hálózati világ. A UNIX munkaállományokkal rendelkező kis cégek és a Digital berendezéseket üzemeltetők számára az Ethernet volt könnyebben választható. Fő érvük az volt nincs vezérjel, egy új állomás bekapcsolása nem csökkenti a többiek hálózati hozzáférését. A másik tábor főleg PC LAN-osok és az IBM gépeket alkalmazók a jobban vezéreltséget (determinisztikus) és a egyenlő esélyű hálózati hozzáférést emelték ki. Ezen különbségek ellenére ma már sok közeledés történt, sebességeik közel azonosak (Ethernet 10Mbit/sec, a gyorsabb Token ring 16Mbit/sec), részei és elfogadottak a nyitott architektúrákban (OSI, TCP/IP). A gyors fejlődés is mindjobban elterelte a figyelmet az előbbi problémáról, megjelentek a nagyobb sebességű helyi hálózatok, Fast Ethernet, FDDI (Fiber Distributed Data Interface), HIPPI (High Performance Parallel Interface) és továbbiak várnak az elterjedésre.

5.1. Az IEEE 802 a helyi hálózatok szabványa

A helyi hálózatok már szabványosan "születtek". Az OSI megalkotásából is át lehetett venni a tapasztalatokat és többnyire jól átgondolt terveztek és megkönnyítik a tervezést és nagyon befolyásolják az új termékeket. Az IEEE volt az első e területen, OSI, ANSI, ECMA követte.

Az IEEE 802 szabvány lefedi az OSI alsó három rétegét. A közös közegen a "mindenki hall mindenkit" elv érvényesülése miatt a hálózati réteg funkciói közül az útképzésre nincs szükség; a címzést, a folyamvezérlést elvégzi a második szint. A harmadik réteg a hálózatok közötti együttműködésben játszik igen nagy szerepet, lásd a következő fejezet.

Az IEEE 802 szabvány részei (3. ábra):

802.1 Kapcsolat a felsőbb rétegekkel (szervíz protokoll)

802.2 Logikai kapcsolatvezérlés (LLC, logical link control). Az LLC-t fél rétegnek ábrázolják az adatkapcsolati rétegben.

Ezután következnek a közeghozzáférési protokollok, (MAC, medium access control) amelyeket másfél rétegen ábrázolnak jelezve, hogy a keretekre tördelést, az ellenőrző összeg CRC képzését is a MAC végzi.

802.3 CSMA/CD sínhálózaton (majdnem ETHERNET) koaxiális kábelen alapsávi és szélessávi átvitel.

802.4 Vezérjelhozzáférésű sínhálózat, koaxiális kábelen alapsávi (fáziskoherens, vagy fázis folytonos) és szélessávi átvitel.

802.5 Vezérjelhozzáférésű gyűrűhálózat, árnyékolt sodrott érpáron vagy koaxon.

802.6 Nagyvárosi szélessávú (pl. FDDI) hálózat.

LAN Service IEEE 802.1

LLC IEEE 802.2

MAC
CSMA
/CD

802.3

MAC
TOKEN
BUS

802.4

MAC
TOKEN
RING

802.5

MAC
FDDI

802.6

6. ábra: IEEE 802

A LAN szervíz protokoll követi az ISO terminológiát és három LLC szolgáltatást definiáltak:

- a nyugtázatlan szolgáltatás, csak egy kérésből (request) áll és partner jezést (indication) kap,

- a nyugtázott hasonló az előzőhöz csak tovább folytatódik a partner válaszával (response) és nyugtaként (confirm) fog megérkezni a kezdeményező állományhoz.

- kapcsolat-orientált szolgáltatás, adatfolyam-vezérléssel és hibajavítással,

Maga az LLC protokoll hasonló a HDLC-hez, csak az aszinkron balanced módot (SABME) használja, a kapcsolatnélküli (datagram) esetben sorszámozatlan kereteket küld (UI), megengedi a többszörös elérést (multiplexing) az elérési pontjain és a nyugt zott kapcsolatnélküli esetre két új sorszámnélküli keretet definiál. Az LLC-MAC kapcsolat két szolgáltatás primitivvel, MA-UNITDATA.request és az MA-UNITDATA.indicate, történik.

A következő fejezetekben a különböző MAC-okat ismertetjük. A fő problém az egyetlen médium elérésének (főleg adatátvitelre) milyen szabályai legyenek (4. ábra):

- round robin elv, mindenkinek adjunk jogot (turn) az adásra valamilyen mechanizmussal, pl. centralizált módon lekérdezéssel, osztott módon vezérlőjellel

- helyfoglalással, pl. TDM-ben időrések vannak

- verseny, alapesetben nem alkalmazunk különösebb kikötést az adásjogra.

LLC keretformája:

DSAP(1), SSAP(1), Control(1-2), DATA(N) &nsp;bájt.

DSAP (Destination Service Point) a célállomás szolgálat elérési pontja.

SSAP (Source Service Access Point) a forrásállomány hasonló pontja.

Centralizált Osztott

Round robin Lekérdezés (polling) Vezérjeles sín

Vezérjeles gyűrű

Késleltetés ütemezés

Implicit vezérjel

Helyfoglalásos Rezerválás Osztott rezerválás

Verseny -- CSMA/CD

Réselt gyűrű

Regiszter beszúrás

7. ábra: MAC technikák

5.2. Ütközéses protokollok CSMA/CD, ETHERNET, Fast ETHERNET

Ez a fejezet a 802.3-as CSMA/CD MAC szabványról kíván áttekintést nyújtani.

Ennek a versenyes közeghozzáférésnek a története a rádiós ALOHA protokoll kifejlesztésével kezdődhet (lásd 3.1. fejezet). Az egyszerű ALOHA hatékonyságát különböző módon próbálták növelni, egy egész ALOHA protokoll család keletkezett. A CSMA (carrier sense multiple access) vagy másképpen LBT (listen before talk) módszer arra épít, hogy érzékelhető, ha a mediumon valaki adásban van, mielőtt adni kezdünk figyeljünk, hogy más adását ne zavarjuk meg. Foglaltság érzékelése után fix vagy változó késleltetés után (non-persistent) figyelünk és ha nincs más adásban elkezdünk adni. A másik megoldás, amely az adás kezdetét valószínűséghez köti a p valószínűséggel adó (p-persistent). Az 1-perzisztens azonnal ad, a p-perzistens p valószínűséggel ad, ha szabad a csatorna, különben egy időréssel ismétli az előbi p-perzisztens adást. A CD (collision detection) ütközés érzékelést jelent, másképpen LWT (listen while talk), figyelj amíg adsz. Ha két vagy több állomás egyszerre lendült adásba célszerű a legrövidebb időn belül abbahagyniunk az adást. A fenti elvek első megvalósítója a Xerox cég az Ethernet hálózatával, a szélessávú változat eredije pedig a MITRAnet. Mindhárom az 1-perzisztenciát választotta, mert hatékonyabbnak bizonyult.

A 802.3-as szabvány tehát a CSMDA/CD, 1-perzisztens elveket jelölte meg, megvalósításuk függ a médiumtól és jelátviteltől.

A CSMA/CD keretek formája:

PRE(7), SFD(1), DA(2,6) SA(2,6), Lenth(2), LLC(0-1500), PAD, FCS(4)

Két előtét után, a két cím (cél és forrás), a hosszmegadás a változó hosszúság miatt (a kitöltő PAD-el együtt 2-1502 bájt), majd az ellenőrző összeg. A minimális kerethossz 64 bájt több megvalósításban.

Érdemes táblázatban összefoglalnunk a szokásos rövidítést (Mbitsec, jelátvitel, hossz 100 méterekben):

10 BASE 5 eredeti 50à-os koax alapsávi 10Mbit/sec 500 méter

10 BASE 2 cheapernet 50à-os koax alapsávi 10Mbit/sec 185 méter

1 BASE 5 StarLAN UTP sodrott alapsávi 1 Mbit/sec 250 méter

10 BASE-T UTP sodrott alapsávi 10Mbit/sec 100 méter

10 BROAD 36 széles 75à-os koax DPSK fázismód 10Mbit/sec 3600 méter

5.3. Vezérjeles protokollok, Token Bus, Token Ring

Token Bus 802.4

A vezérjeles sín (token bus) protokollja jóval bonyolultabb, mint a CSMA/CD protokoll. A buszon (sín) levő állományokat pl. növekvő sorrendbe állítjuk és egy állomásnak mindig tudnia kell az őt megelőző és őt követő állomás címét egy logikai gyűrű épül fel. A vezérjel a "gyűrű" által meghatározott sorrendben halad előre, akinél a vezérjel ő adhat, majd a vezérjelet továbbítja. Meg kell oldani a vezérjel előállítását, állomások be- illetve kikapcsolódását és az adathibák javítását. Ez a bonyolultabb algoritmus kiváló átviteli teljesítményt tud nyújtani.

A 802.4 keretforma:

PRE ([[twosuperior]]1), SD(1), FC(19, DA(2,6), SA(2,6), LLC([[twosuperior]]0), FCS(4), ED(1)

Két kezdő mező után az FC vezrélő mező tartalma határozza meg, hogy vezérlő jel (token) vagy adat (LLC) megy a két állomány között, az ellenőrző összeg után egy bájtos zárómező szerepel.

A 802.4 típusai:

Broadband szélessávú 75à-os koax AM/PSK 1,5,10Mbit/sec xx méter

Carrierband vivőhullámos 75à-os koax FSK 1,5,10Mbit/sec 7600 méter

Token Ring 802.5

A gyűrűre is nagyon sok elérési algoritmust javasoltak az évek során, amely az adás lehetőségére (rés, vezérjel), a csomag törlésére (adó, vevő), a gyűrűn levő csomagok számára (egy, több) vonatkoznak. Itt csak megemlítünk még két másik gyűrű elérési módot: a regiszter beszúrásos módszer egy tárolón keresztül "beszúrja" az állomás adatait a gyűrű forgalmába, a réselt gyűrű egyszerű, de nem elég hatékony, ha nem mindenki egyenletesen.

A 802.5 vezérjeles gyűrű (token ring) esetén az adásjog a vezérlőjel birtokosát illeti meg, az adatcsomagokat a feladó veszi ki a gyűrűből és egy adatcsomag van egyidőben a gyűrűn. Az eredeti Newhall ring-et modosították és készítették belőle ezt a szabványt. Prioritás biteket, monitor bitet, token foglalás jelzést több adat adására, token birtoklású időt és nyugtázási bitet definiáltak és meg kellett oldani a 802.4-nél felmerült állomás és vezérlőjel változásokat.

A 802.5 keretformái:

vezérlőjel: SD(1), AC(1), ED(1) (kezdet, vezérlés és vég)

adatkeret: SD(1), AC(1), FC(1), DA(2,6), SA(2,6), SA(2,6), LLC([[twosuperior]]0), FCS(4), ED(1), FS(1)

SD kezdő bájt, AC-ben vannak a prioritás, monitor és foglalás bitek, FC jelzi, hogy igazi LLC adatkeretről van-e szó, DA, SA cél és forráscím, LLC adat, FCS ellenőrzőösszeg, ED végbitek és FS státusz byte.

A 802.5 jellemzői:

Twisted Pair STP árnyékolt sodrott érpár, Diff. Manchester kódolás, 1,4,16 Mbit/sec és 250 ismétlő állomás megengedett.

5.4. Optikai szálas hálózatok, FDDI

Az IEEE szabvány 802.6-os dobozában eredetileg egy városi (MAN) hálózatra gondoltak. Ez ma már az ugynevezett nagysebességű helyi hálózatok (HSLN, High Speed Local Network) illetve az optikai hálózatok (optical fiber) területéhez is tartozik. Természetesen itt is sok ötlet jött szóba, sok ötlet meg is valósult (pl. DQDB, Dual Quence Dual Bus). Ebben a fejezetben a talán legelterjedtebb FDDI-t (Fiber Distributed Data Interface) választottuk.

Az FDDI-t az IEEE-n kívül az ANSI is a X3T9.5 szabványában szintén definiálta. A FDDI egy kettős optikai gyűrűn működik, 100 Mbit/sec sebességgel. A két gyűrű egy nagyobb megbízhatósági szintet jelent, szakadás esetén új gyűrű alakul ki. A kódolás az úgynevezett 4B/5B kód, 4 bitből 5-öt állít elő és NRZI (non return to zero inverted) digitális jelelőállítással kerül átvitelre. Az időzése osztott, és időzett a token is és adás után új token generálódik.

A FDDI keretek formája:

vezérjel: PRE(8), SD(1), FC(19, ED(1)

adatkeret: PRE(8), SD(1), FC(1), DA(2,6), SA(2,6), LLC,FCS(4), ED,FS a 802.5-hez hasonlóan.

6. Hálózatok közötti együttműködés

Ez a fejezet legalább olyan jelentőséggel bír az előző fejezet, amely magukról a hálózatokról szól. Ritkán fordul elő, hogy csak egy "szigetként" működik a helyi vagy városi hálózatunk, kapcsolatban kerülhet minden más típusú hálózattal (WAN, MAN, LAN, SMAN) és ezeken belül is sok megvalósítás (nyilvános, gyári).

6.1. Jelismétlők, hidak, útválasztók, átjárók

A hálózatokat összekapcsolásának elemeit az OSI architektúra alapján teszszük. A jelismétlő (reapeter) a legegyszerűbb elem, funkciója a jelek ismétlése, erősítése vagy előállítása az OSI 1. rétegéhez tartozó feladat. A fizikai jel "életben" tartása a feladat a hálózaton (alhálózaton, subnetwork). Az egymás után kötött jelismétlők száma az adott rendszertől függ, alapelv, hogy adott hálózat időzítéséeinek megfeleljen az adatkeretek áthaladása a hálózat teljes hosszába.

A híd (bridge) két azonos típusú helyi hálózatot köt össze. A híd egy szűrő szerepet tölt be, címek szerint kiválogatja az egyik hálózatból a másik hálózatba átküldendő csomagokat. A híd nem változtat a csomagok tartalmán, működése az OSI 1-2 rétegének felel meg az IEEE 802 terminológia szerint 1MAC-ot és 2PHY-t. Több fontos szempont miatt is használunk hidakat:

- megbízhatóság nő a particionálással,

- növeli a teljesítményt a forgalom "belül tartásával" (inter-network),

- biztonsági okokból (elszámolás, hozzáférés),

- földrajzi elhelyezkedés miatt, nagy távolságba elhelyezhetünk két db félhidat,

- útképzést is végezhetünk a hidakkal (fix; automatikus a kötelező továbbítás, címtanulás és hurok elkerülési mechanizmusokkal).

Az útválasztó (router) két azonos vagy különböző típusú hálózatot köt össze. A útválasztó az OSI 1-3 szintjének megfelelően dolgozik, a 3. szinten azzal a hálózatközi, protokollal, amely az erőforrás gépekben és a többi útvonalválasztóban is működik. Érdemes 3 jellegzetes hálózati konfigurációt tanulmányoznunk:

a) Pont-pont állomáskapcsolat heterogén helyi hálózatokkal

Station --- LAN_A --- Router --- LAN_B --- Station

b) Nagy távolságú hálózat és heterogén hálózatokon keresztül

Station --- LAN_A --- Router --- WAN --- Ronter --- LAN_B --- Station

c) Helyi hálózat és erőforrásgép kapcsolata

Station --- LAN_A --- Ronter --- WAN --- Station

Néhány általános követelményt is felsorolunk, amelyet az útválasztók teljesíthetnek, ezek:

- fizikai és adatkapcsolatok létesítése,

- útképzés biztosítása,

- elszámolási és állapot információk kezelése,

- a hálózatok különbségeinek áthidalása (különböző lehet: a címzés, a maximális csomaghossz, az interfész, az időzítés, a hibajavítás, az állapot riport, az útképzési technika, az elérési vezérlés, a kapcsolat illetve kapcsolat-nélküli összeköttetés).

Az útválasztás helyett nem a legszerencsésebb szóhasználat, de a szakmabeliek "rútert" is gyakran használnak. Az útválasztóban több protkollcsaládnak is egyszerre kell szerepelnie. (Pl. IP, LLC, MAC, PHS, IP, X.25-3, X.25-2, X.25-1).

Az átjáró (gateway) a különböző architektúrájú rendszerek között létesít kapcsolatot. Ha OSI, akkor teljes 1-7 réteget, ha más rendszer, akkor annak is az összes réteget ismernie kell és valamilyen átalakítást tennie a rendszerek között. Van, amikor több átjárót kell beépíteni, mert a rendszerek közötti átjárás hatékonysága lehet a szűk keresztmetszet egy átjáró esetén.

6.2. Adathálózatok és számítógép-hálózatok együttműködése

A bevezető fejezetben hangsúlyoztuk az adathálózatok független, autonom működését.

Néhány gondolatot tegyünk a két rendszerrel kapcsolatban.

- két számla is szerepelhet a számítógép-hálózati alkalmazásainknál, adatviteli és alkalmazás szolgáltatási számla,

- az adathálózatokat érdemes osztályoznunk:

- megbízható,

- hibajelző és javító,

- jelzetlen hibát is megengedő hálózatokra,

ennek megfelelően nagy szerepet kap a vég-vég ellenőrzés és az alkalmazás minőségének ellenőrzése,

- a szabványos adathálózati felületek többnyire biztosítják az alkalmazási rendszer alatt az adathálózat cseréjét, minőségi javítását.

Ezek a fejezetek csak rövid áttekintést adtak a jelenlegi helyzetről, eligazodási lehetőséget a különböző részterületeken. Sok egyszerű elv megérte a 25 esztendőt is, de talán nem tulzás 3 évenként újabb és újabb ötletek még nagyobb lendületet adnak a hálózatozásnak.

7. Hálózatok karbantartása

7.1. Hálózatok felügyelete

A hálózatok hiearchikus rendszerek, többnyire nagy számú elemből állnak. A szoftver rugalmassága, változtathatósága szinten növeli a rendszer dinamikus "mozgását". Szükséges van a hálózatok menedzselésére. Átlagosan havi 2 hibával számolhatunk. Be kell ütemezni a rendszeres minimum heti karbantartást, előkészületi lépéseket tehetünk a bővítés irányának meghatározásában. A hálózatok kiterjedése nagy, automatizálni kell a karbantartási tevékenységet, biztosítani kell a hálózat hibamentes és hatékony működését.

Az ISO szerint a menedzsmentnek öt területe van:

- Hiba kezelés (fault)

Hiba felderítés, küszöbértékek, riasztások, behatárolás, elkülönítés.

- Konfiguráció kezelés (configuration)

Aktuális elemek, állapotok felismerése, paraméterek beállítása.

- Biztonság megvalósítása (security)

Jelszavak, hozzáférési jogok, titkosítás.

- Számlázási lehetőség (accounting)

Költségek összerendelése a felhaszn lóval.

- Teljesítmény kezelés (performance)

Viselkedés, kapacitások, aktuális terhelés, kihasználtság.

A monitorozás néhány alapeszköze:

- Az SGMP (Simple Gateway Monitoring Protocol) 1987-től alkalmazzák a TCP IP hálózatokra

- Az SNMP (Simple Network Mangement Protocol) az SGMP bővítése az erőforrás gépek és terminálok felügyeletével is.

- Az SMI (Structure and Identification of Managed Information) a menedzselés adatstrukturáját határozza meg (RFC 1155).

- A MIB (Management Information Base) a menedzsment információs adatbizását definiálja (RFC 1156, 1158, 1213).

- A CMOT (CMIP over TCP/IP Common Management Information Protocol) a MIB protokollja a TCP/IP hálózatokon.

A fenti protokollok alkalmazásához a kapcsoló elemeknek is menedzselhetőeknek kell lenniük, hogy távolról is elérhetőek legyenek. Ezekre az eszközökre épülnek az un. "esernyő" rendszerek, amelyek a monitoron való csoportosításra megjelenítésre szolgálnak, általában Netview a névkonvenció. Minden főbb hálózati elemeket gyártó cégnek meg van a saját programja (IBM, DEC, HP). Egyre több intelligenciát, szakértelmet építhetünk be ezekbe a rendszerekre és EXPERT, szakértő jelzővel illethetjük őket.

7.2. Hibák diagnosztizálása a hálózaton

A felderítést szolgáló monitorokon kívül a javításhoz tov bbi eszközök szükségesek. Ezek a finom elemzést végzik, rendszer specifikusak. A 8.7-es mellékletben megtaláljuk a csoportosításukat (pl. ATM Analyzers, Wireless Network Testers).

7.3. Biztonsági kérdések

Talán nem véletlen, hogy ez a fontos fejezet az utolsó. A vírus védelem általában is egy potenciális veszély a szakmában, komolyan kell vennünk. A hálózaton három területet emelnénk ki:

- a jogosultság, elérés ellenőrzése

- használati szabályok

- üzemeltetési rend

- biztonsági rendszabályok dokumentumai

- jelszavak

- szolgáltatások engedélyezése/tiltása

(jó példa a MIT ATHENE projektje)

- a titkosítás

- széles terület

- bankszakmában nélkülözhetetlen

- illetékesség biztosításának is eszköze

- a többszintű biztonság

- kombinált használat

- periodikus ellenőrzés

- biztonsági szintek

(S, secret, TS, top secret).

Természetesen a fenti fejezetek megvalósításai meglehetősen költségesek, de biztosan kisebbek a hálózat kiesése okozta károknál. A felhasználó nagyon természetesnek veszi az állandóan elérhető, gyors szolgáltatásokat biztosító hálózati működést. A hálózatozás új és új kívánságokkal birkozik meg sikerrel, próbálja követni a mikroelektronikai forradalmat néha talán meg tudja előzni a felhasználók reális igényeit is.