A hálózat eszközei
- A számítógép felkészítése a hálózatra
Ahhoz, hogy számítógépünket bármilyen hálózatra kapcsoljuk olyan eszközre van szükségünk, ami az adott hálózathoz illeszti. Több féle van belőlük, nézzünk meg közelebbről pár példát.
- Internetre kapcsolódunk otthon
Ha otthoni gépünket az internethez szeretnénk kapcsolni, akkor több kapcsolat lehetősége merülhet fel. Ha megtudakoljuk, hogy lakhelyünkön melyik internetszolgáltató tud internet elérést biztosítani, akkor ajánlatukban lehet, hogy több elérési mód is megjelenik.
Ilyenek lehetnek például:
- analóg telefonvonalon keresztül vivőzött un. ADSL rendszerrel, ehhez adnak egy ADSL modemet és a gépünkbe egy Ethernet csatoló kártyát kell építenünk
(8-15Mbit/s)
- kábeltelevíziós szolgáltatók kábelhálózatával, ehhez kapunk egy un. kábelmodemet és a gépünkbe egy Ethernet kártyát kell építenünk
(Ez a megoldás az ADSL-hez hasonló feltételekkel és manapság már nagyobb sávszélességgel. 15M-1G)
Megjegyzem, hogy ezt így elmesélve nagyon egyszerűnek tűnhet, de a kártyák, illetve az internet elérés installációja - élesztése - bonyolult feladat. Javaslom, hogy kérjen fel szakembert a feladat végrehajtásához.
- Helyi hálózatot építünk
Ha munkahelyünkön több gép is üzemel és meguntuk már az állandó CD-s, DVD-s, pendrive-os adatcserét, akkor építhetünk kis hálózatot.
Ehhez minden gépbe egy hálózati csatoló kártyát kell vásárolnunk (Ethernet kártya). Az irodákba külső telepítésű kábelcsatornában vagy falon belüli kábelezéssel létre kell hozni a hálózatot, aminek eredményeképpen az iró asztalok mellett a falon megjelenek speciális csatlakozó aljzatok - ezeket hívjuk fali portoknak. A fali portokat patch (összekötő) kábelekkel kell összekötni a számítógéppel. A falban vagy csatornában vezetett kábelek az irodák között kígyóznak és mindegyik szál egy központhoz érkezik - ezt úgy képzelhetjük el, mint egy telefonközpontot, de ez itt nem beszélgetéseket kapcsol össze, hanem a számítógépek adatforgalmát. A következőkben nézzük meg, mi is az a "telefonközpont"-szerű doboz?
- A hálózat aktív eszközei
Ezek a "telefonközpont"-szerű eszközök többféle feladatot oldhatnak meg, ezek nagy vonalakban a következők:
1. Adatforgalom biztosítása több gép között (például két gép ezen keresztül beszélget)
2. Routing - útvonal választás (ha két gép elméletileg több útvonalon is elérheti egymást, akkor ez az eszköz a forgalom irányító szerepét tölti be)
3. Bridging - áthídalás (két hálózati szegmens között biztosítja az ellenőrzött - szűrt - információáramlást)
4. Switching - kapcsolás (a hálózati forgalmat úgy irányítja, hogy a küldött adatcsomag csak a fogadó felé haladjon)
Korábbi technológiák eszközeinek bemutatására most nem vállalkozunk, annak ellenére, hogy azok is igen érdekesek technikailag. Azonban nagyon fontosnak tartjuk, hogy a korszerű technikák nyújtotta szolgáltatásokról részletesebben is szóljunk.
Két alapvető eszköz bemutatása után az Ethernet hálózatoknál "leragadva" (ez a legelterjedtebb) a problémák megismerésén keresztül mutatjuk be az egyes eszközök működését.
- Az Ethernet hub
A hub (ejtsd: háb) olyan eszköz, amely több számítógépet vagy hub-ot képes összekötni.Tehát a hub-ok (valamilyen határig) egymással is összeköthetők, így több számítógépet képesek rákapcsolni egy hálózatra. A hub-ok általában 5, 8, 16, 24, 32 portosak, ami azt jelenti, hogy ennyi hálózati csatlakozó van rajtuk, ennyi gépet vagy hálózati eszközt lehet hozzájuk kapcsolni. Minden hub-on (általában) van egy UpLink nevű csatlakozó, ami arra alkalmas, hogy további hubokat kapcsoljunk össze. Igy nyerhetők akár 108 portos rendszerek is.
A hub-ok 10 vagy 100 MBit/s sávszélességgel működnek. Szolgáltatásaikban és minőségükben nagyon eltérő eszközök kaphatók a piacon. Tipikus probléma szokott lenni, hogy egy 100 MBit/s sebességű hub egy portjára (csatlakozási pontjára) egy 10 MBit/sec sebességű eszközt kapcsolva az átvitel nem működik.(Van olyan amelyik tudja.) (Lásd egy HP LaserJet 4-es nyomtatót akarunk hálózati nyomtatóként a hálózatra kapcsolni egy JetDirect ( a nyomtatóba illeszthető hálózati csatoló kártya neve) kártyán keresztül.)
- A repeater
Már nem használják, de érdekes. A repeater olyan eszköz, ami képes két Ethernet hálózat között kapcsolatot teremteni. Teljesen transzparens, azaz átlátszó. Egy Ethernet hálózatban maximum két repeater lehet. ha további hálózatot akarunk felfűzni repeaterrel, akkor ilyen esetben már Inter Repeater Link eszközről kell gondoskodni. Érdemes elolvasni a szótárban az IPGT-ről szóló bejegyzést. Repeatereket régebben használtak még koaxos időkben, ezek az eszközök 10 Mbit/s sebességen tudtak működni.
S most jöjjenek a problémák!
Problémák az Ethernet hálózatokkal
- A hálózat telítése
A hálózatra kapcsolt gépek részére a Fast Ethernet maximum 100 MBit/s sávszélességet biztosít, amely természetesen magába foglalja olyan információk átvitelét is ami a hálózat működtetéséhez szükséges. Ilyenek például az adatcsomagban elhelyezett címtartományok, ellenőrző kódok. Ebből következik, hogy amennyiben a tényleges - számunkra érdekes - átviteli teljesítményt nézzük, akkor az messze elmarad a számított értéktől. Tapasztalatok szerint már 6-7 darab PIV-es géppel telítésbe lehet vinni egy 100 Mbit/s-os hálózatot. Természetesen a valóságos alkalmazások nem igénylik a rendelkezésre álló teljes sávszélességet, ezért lehetséges az, hogy egyszerre egy adatbázison sokkal több gép is kiszolgálást nyer.
Általában elterjedt az adatbázis szerverre épülő alkalmazások használata, ami azt jelenti, hogy a hálózatban lévő szervert csak az adatbázisok tárolására és egyéb hálózati kiegészítő funkcióra - mint például a spooling nyomtatás (spooling - nyomtatandó adatok tárolása, sorrendi, prioritásos nyomtatása) - használjuk, az alkalmazói programok az egyes felhasználói gépeken futnak. Az ilyen alkalmazás a hálózatra igen komoly terhelést jelent, mert az egyes elérésekhez - keresések, lekérdezések, indexelések - az adatbázis megfelelő részét a rendszernek csaknem teljesen át kell pumpálnia a hálózaton.
Ennél jobb a helyzet a szerver-kliens alkalmazásoknál, ahol az egyes felhasználó oldali gépek csak kéréseket küldenek a szerver gépnek a gép fogadja a kéréseket, azokat végrehajtja és a végeredményről tájékoztatja a felhasználói gépet. Ez a feldolgozási forma kisebb terhelést ad ugyan a hálózatra, azonban igen erős szerver gépet igényel.
- Mindenki mindenkit hall
Az Ethernet rendszerben a mindenkori beszélő gépet minden más gép hallja, adását veszi. Végeredményben az adatcsomag már említett kiegészítései teszik lehetővé, hogy az adat a küldőtől a címzettig eljusson. Ennek a technikának az előnye, hogy a kommunikációt könnyű szervezni - különböző alkalmazások futhatnak, létre lehet hozni hierarchikus és osztott rendszereket - viszont igen komoly hátránya is, hiszen a hálózaton a résztvevők nem csak a nekik küldött adatcsomagot kapják meg, hanem mindegyiket, így a teljes sávszélességen közösen osztoznak.
- Ütközések
Az Ethernet hálózaton jelentkező másik probléma abból ered, hogy mindenki egyenrangú fél. Tehát ha a hálózaton "csönd" van, akkor bárki kezdeményezhet adást. Ez így rendben is van, de ha véletlenül ketten, vagy többen kezdeményeztek egyszerre adást, akkor ez a két adás ütközik. Ebben az esetben a rendszer érzékeli az ütközést, kisebb véletlenszerű szünet után újra próbálkozik az adással. A hálózaton lévő gépek számának növekedése, vagy az egyes gépek sebességének növekedése, illetve az alkalmazás adatigényének növekedése esetén az ütközések valószínűsége egyre nő. Látszik, hogy az ütközés miatt a hálózat lényegében egy átviteli ciklust hagy ki, így azon túl hogy egyetlen adatcsomag sem haladt át a hálózaton, a rendszer kénytelen várni. Az ütközések feloldására a hálózat szegmentálása, a forgalom szűrése vagy a switching technológia ad megoldást.
- A "bedugulás"
Bedugulásnak szoktuk nevezni azt a jelenséget, amikor hálózaton lévő serverekhez érkező adatcsomagok mennyisége olyan nagy, hogy a server - annak ellenére, hogy az adatokat fel tudná dolgozni - a benne lévő hálózati illesztőkártyán keresztül nem képes fogadni azokat. A probléma kezelésére több módszer is kínálkozik, egyrészt a hálózati illesztőkártyák számának növelése a szerverben, vagy a hálózati kártya sávszélességének növelése (Például 100Mbit/s-os Ethernetről 1000MBit/s-os Ethernetre cserélni )
Megoldási lehetőségek a problémák feloldására
- A hálózat szegmentálása
A hálózatok "bedugulása" és "telítése" elleni védekezés alapja a hálózatok szegmentálása. A szegmentálás lényege a lokális - egy szegmensen belüli - forgalom szegmensen belül tartása, illetve szükség esetén a szegmensről kilépni kívánó forgalom kiengedése. A szegmenseket olyan többportos (multiport) eszköznek kell kiszolgálnia, mely egyben a forgalom szűrését is elvégzi. Az ilyen típusú eszközöknek nagy belső sebességgel kell rendelkezniük, hiszen az összes szegmens kereszt irányú forgalmának a doboz belsejében kell áthaladnia. Az ilyen típusú alkalmazások során kétféle eszköztípust, bridge és switch eszközöket szokásos használni.
- Bridge alkalmazása
Mit tesz a bridge? Az angol szó hidat jelent. A bridge egységek működése azon alapszik, hogy az Ethernet hálózatokon folyó adatforgalomban az adatcsomagok ún. címzés mezőt tartalmaznak. Ebben megtalálható mind a csomagot küldő, mind pedig a csomagot váró munkaállomás egyedi azonosítója. Ha két hálózatot bridge-dzsel kötünk össze, akkor a bridge a két hálózaton lévő adatforgalom alapján megtanulja, hogy a két hálózaton milyen állomáscímek vannak. Ha például az A hálózaton olyan adatcsomag keletkezik, mely a B hálózaton lévő címek egyikének szól, akkor azt egyszerűen átemeli A hálózatról B hálózatra. Ez természetesen oda-vissza igaz.
A bridge egységek amellett, hogy létrehozzák a hálózatok között a kívánt összeköttetéseket, képesek bizonyos munkaállomások számára tiltani távoli hálózatok elérését. Ez az ún. szűrési funkció egy programozható szolgáltatás a bridge egységekben. A tiltani kívánt állomás címét, vagy a tiltott állomás csoport azonosítóját megadva a bridge nem fogja továbbítani az így kiválasztott adatcsomagokat. Ezzel elérhető, hogy bizonyos állomások ne "láthassanak" egyes távoli hálózatokat, vagy ne érhessenek el egyes szervereket. Megvalósítható az is, hogy a bridge csak bizonyos protokollokat engedjen át (pl. TCP/IP, IPX, DECnet) más protokollok átjutását tiltsa.
Látszik, hogy a bridge az egyes A és B szegmenseken belüli hálózati forgalmat a szegmensen belül tartja, így két szegmens forgalma egymást nem terhelte, viszont a szegmenseken túlmutató hivatkozások is képesek a hálózaton áthaladni.
A bridge egységek programozása, szűrési feltételek definiálása, konfigurálása, illetve a rajtuk áthaladó forgalom figyelése is megvalósítható egy ún. felügyelő (manager) állomásról, amely a hálózaton keresztül kapcsolatot tart fenn a bridge egységekkel. A felügyelő állomás és a bridge közötti protokoll SNMP (Simple Network Management Protocol), amely ma a hálózatfelügyelet de facto szabványa.
- Ethernet switch alkalmazása
Az Ethernet switch (kapcsolt Ethernet) eszközök előnye elsősorban a nagy sebesség. A késleltetési idő melyet egy Ethernet adatcsomag elszenved az eszközön való áthaladás során minimális. A switch eszközök célja elsősorban a hálózat teljes kihasználható sávszélességének átviteli kapacitásának növelése.
A kapcsolt Ethernet koncentrátorok kifejlesztésének célja az volt, hogy egy koncentrátor egyes Ethernet portjai között igen sok pont-pont (két gép kapcsolat) Ethernet párbeszéd jöhessen létre, úgy, hogy nem történik ütközés az adatcsomagok között. A hagyományos Ethernet hubok esetében például az A, B, C, és D munkaállomások közül egyszerre csak egy "beszélhet", hiszen amit például A mond, azt B, C és D egyszerre hallja - és az Ethernet átvitel half-duplex, azaz egy állomás vagy hallgat vagy beszél, de egyszerre mindkettőt soha. Az iménti példában az A-B és C-D párbeszédek sávszélesség igen nagy lehet. Ezt egy hagyományos 10 Mbit/s-os hub nem képes a munkaállomások számára nyújtani, így az eredmény csökkenő teljesítmény lehet csak. Az adatcsomagok ütköznek, az állomások ismétlésekbe kezdenek, az átvitel lelassul.
Az ilyen és ehhez hasonló forgalmi helyzetek, torlódások feloldására fejlesztették ki az Ethernet switching - vagy kapcsolt Ethernet technológiát. A megoldás lényege, hogy a switch az Ethernet címek alapján képes eldönteni, hogy egy adatcsomagot mely portjára irányítsa, így az A-B és C-D jellegű párbeszédek nem ütköznek össze. Ehhez persze egy olyan nagysebességű belső csatorna szükséges, mely az egyidőben folytatott párbeszédek összes sávszélességét meghaladja. A mai moduláris Ethernet koncentátorokban több száz port is elhelyezhető.
A megoldás előnye, hogy a hálózat terhelhetősége igen magas lehet, ugyanakkor a hálózat végponti eszközei használhatják az igen elterjedt és olcsó Ethernet hálózati csatolókat. A hálózat teljesítménye úgy növelhető, hogy nem szükséges sem bridge eszközök, sem más hálózati protokollok alkalmazása, ezért a teljes hálózat késleltetési viszonyai igen alacsonyak lesznek.