A hálózatok csoportosítása
Milyen szempontok alapján csoportosíthatjuk a hálózatokat?
A hálózatok nagyon sok szempont alapján csoportosíthatók, most csak pár - a felhasználói oldalt érintő - jellemzőt emelünk ki, ezek:
- Sebesség
- Topológia
- Kábelezés
- Protokoll
- Platform
A sebesség:
Egy hálózat sebességén azt értjük, hogy egy adott időegység alatt hány darab elemi információt képes egyik pontból egy másikba elszállítani.
(Kis kitérő: Az elemi információ definiciója: Egy elemi információ azonos egy adott kérdésre adott igen vagy nem válasszal. Ez az elemi döntés. Az elemi információ tehát két értéket vehet fel, ezért jól modellezhető a kettes számrendszerrel, hiszen a kettes számrendszerben kétféle számjegy van: 0 és 1. Egy darab elemi információt vagy kettes számrendszerbeli helyiértéket - a binary digit kifejezésből eredően - bitnek nevezzük. Értelemszerűen több bit összekapcsolásából több helyiértékű kettes számrendszerbeli számok keletkeznek. Pl.: Nyolc darab bit, azaz nyolc kettes számrendszerbeli helyiérték ad egy byte-ot, tehát egy byte 8 bit. Levezetés nélkül - kérem higgyék el - egy byte-on ábrázolható legnagyobb szám tízes számrendszerbeli értéke 255, a legkisebb 0. Természetesen több byte is összefogható... )
(Még egy kis kitérő: A megszokott váltószámok a számítástechnikában kicsit másképp vannak. Miért is lenne valami egyszerű? Tehát a kilogramm a hentesnél 1000 db grammot jelent, a számítástechnikában a váltószám azonban 1024. Ez azért alakult így, mert az 1000-hez legközelebb lévő kettes számrendszerbeli kerek szám a tízes számrendszerbe visszaszámolva az 1024. Ebből következik, hogy pl.: az M azaz mega az 1024x1024 db-ot jelöl.)
A hálózat sebességét tehát úgy értelmezzük, hogy egy másodperc alatt hány bitet képes két pont között szállítani. Nézzük, milyen mértékegységet kapunk így: bit/sec, kilobit/sec, megabit/sec, gigabit/sec, más jelöléssel: B/s, kB/s, MB/s, GB/s. Ha tudjuk, hogy egy karaktert (például az Ön által most olvasott szöveg egy betűjét) 16 biten azaz két byte-on tárolja egy gép, akkor egy kb 500 oldalas könyv 2.800.000 byte-ban férne el, ami kb. 2.8Mbyte. De térjünk vissza a hálózatunkhoz! Nos a hálózat sebességét tehát egy kapacitás és idő hányadossal adjuk meg. A sebességet sokszor sávszélességnek is nevezik. (Megjegyzés: Ez abból ered, hogy a ténylegesen átvitt jelet egy másik, valamilyen módon kódolt magasabb frekvenciájú jellel továbbítjuk.)
Pár megjegyzés még a sebességről, a sávszélességről. Tudható, hogy egy hálózaton több résztvevő is van. Ezek a résztvevők ( a manapság elterjedt hálózatokról, Ethernet, FastEthernetről GE beszélek) versengenek a hálózati átvitelért. Így néha az egyes igények ütközhetnek egymással. Azt hogy egy rendszer milyen módon kezeli le ezeket a hálózaton kialakuló problémákat (ütközés, bedugulás, stb.) most nem tárgyaljuk, azonban egy fontos dologra szeretném felhívni a figyelmet: A hálózaton közlekedő információ nem csak azokat az adatokat tartalmazza, amit mi felhasználók elküldünk vagy megkaptunk, hanem egy sor további olyan adatot, amiről mi nem is tudunk. A mi általunk küldendő adathalmazt a rendszerünk adatcsomagokba rendezi. Ezek az adatcsomagok tartalmazzák azt, hogy ki, kinek, milyen hosszúságú, milyen adattartalmú, adatcsomagot küld. Ehhez útközben még további részletek adódhatnak, attól függően, hogy milyen hálózatban dolgozunk. Az adatcsomagban még elhelyeznek bizonyos hibajavító és ellenőrző kódokat, azzal a céllal, hogy a fogadó állomáson lévő számítógép pontosan meg tudja határozni, hogy a kapott adatcsomag tartalma tökéletes-e. E hosszú megjegyzésnek most jön a praktikus része: A teljes sebesség megadásakor olyan adatot adtunk meg, ami az összes, tehát a mi eredeti adathalmazunkat kiegészítő adathalmazzal megnövelt mennyiségre vonatkozik. Ennek az a következménye, hogy egy adott átviteli sebességből jó közelítéssel a tényleges adatforgalom sebessége a megadott maximális értéknek töredéke, kb. 70%-a jó esetben. Minél több felhasználó kapcsolódik a hálózathoz, annál nagyobb a kiaknázott sávszélesség, annál jobban csökken két partner közötti mérhető átviteli sebesség.
A hálózatok sebessége eltérő. A hálózatok közül a legfontosabbakat sorolom fel:
Elnevezés - Sebesség
Ethernet - 10 MBit/s (elavult)
Token Ring - 4 MBit/s és 16 MBit/s (már nem használják)
Fast Ethernet - 100 Mbit/s, 1 Gbit/s 10Gbit/s, 40Gbit/s
A hálózatok felépítése - a topológia:
A pókok általában azonos hálókat szőnek, mi emberek sokfélét találtunk ki. Nézzük most meg azokat, amelyek a hálózatépítés során a legtöbbször fordulnak elő. A hálózatok topológiáját úgy nevezték el, hogy azok jellemzőek legyenek az egyes pontok közötti összekapcsolás módjára, így megkülönböztetünk többek között csillag-, busz-, gyűrű-, vegyes-, teljes topológiát, hogy csak a legfontosabbakat soroljam. Ahogy az előbb említettem ez a felépítési jellemző arra vonatkozik, hogy a hálózat egyes pontjait hogyan kötjük össze. Felmerül a kérdés, hogy ezeken a hálózati pontokon mi is található? Nos, egy hálózati ponton vagy egy számítógép vagy egy a hálózat kommunikációját szervező, vezérlő, kiszolgáló berendezés található.
A kábelezés:
Korábban az ArcNet idejében jött divatba a koaxiális kábelezés. A koaxiális kábel közismert a televíziók antennája óta. Természetesen a hálózatra alkalmas kábel nem azonos hullámimpedanciájú a televíziós koax. kábellel. Ne akarjunk tehát olcsó RF kábellel hálózatot építeni, nem fog sikerülni. A koax. kábelezés - első időkben - csillag topológiás volt, ami azt jelenti, hogy egy számítógéptől egy központi egységen (hub) keresztül jutott el az adatcsomag egy másik géphez. Ehhez a központi egységhez (hub) több számítógép is kapcsolódott. Ha elképzeljük, ez úgy néz ki mint egy központból induló sugár irányú szálak sora, azaz csillag. Természetesen ezt is lehetett bonyolítani, többszörösen összetett csillaggá, de ezt most ne részletezzük.
A következő kábelezési technika az előzőektől annyiban tért el, hogy a gépeket egymás után füzték fel. Ezt nevezték busz topológiának. A gépek T dugókon keresztül voltak összekapcsolva.
A koaxiális kábelezésnek alapvető előnye volt az olcsóság és a könnyű telepíthetőség. Hátránya volt azonban a hálózat megszakadására való érzékenység. Ezen segített a struktúrált kábelezés. Ezt nevezik UTP-nek, vagy STP-nek. Az UTP - unshielded twisted pair - azaz árnyékolatlan csavart érpár, az STP - shielded twisted pair - árnyékolt csavart érpár. Az ilyen kábelben nyolc darab ér fut úgy, hogy páronként össze vannak tekerve, csavarva. A csavarás által a kábel zavarérzékenysége csökken. Ahogy látjuk van belőle UTP, azaz árnyékolatlan, amely kifejezetten megfelel irodák, komolyabb komplexumok kábelezésére és STP, azaz árnyékolt, amelyet kifejezetten olyan helyekre ajánlanak, ahol a környezeti elektromos zaj nagy. Ilyen például egy nagy vasipari műhely.
Az UTP/STP kábelezést szokták struktúrált kábelezésnek is nevezni. Persze ez nem jelenti azt, hogy ha valahol UTP/STP kábelt használtak, akkor az már struktúrált. Nos egy kábelezési rendszer akkor lesz "struktúrált", ha az egyes számítógépek a fali kommunikációs hálózati csatlakozóhoz egy "patch" (lengő) kábellel csatlakoznak, a fali "port"-ból (csatlakozó, kapu) a falon vagy kábelcsatornán belül a kábel egy központi ún. patchpanelhez (rendezőpanelhez) kapcsolódik, ezen a rendezőpanelen megjelenik minden a hálózatban lévő számítógépes port (felcímkézve, sorszámozva) és erről a rendezőpanelről indulnak patchkábelek (lengőkábelek) a hálózati összeköttetést megvalósító eszközhöz, mondjuk egy switchhez. Nos, ebben az az érdekes, hogy minden bővítés szintén ebbe a központba fut be. Az egyes portok állapota azonnal tesztelhető, javítható. Az ilyen központokban helyezkedik el általában a telefonközpont is. Azonnal belátható, hogy egy költözésnél pár dugó átdugásával, a számítógépes port és a telefonmellék vagy fővonal azonnal áthelyezhető.
Megjegyzem vannak olyan patchpanelek (rendezőpanelek) melyek távolról (egy kijelölt számítógépről) menedzselhetők (vezérelhetők, irányíthatók). Ezek használata esetén a rendszergazdának fel sem kell állnia a székéből és az egyes port áthelyezéseket saját számítógépe előtt elintézheti.
Üvegszál kábeleket is felhasználhatunk a hálózatok telepítésénél. Óriási előnyük, hogy nagyon stabilan képesek nagy távolságokat áthidalni, az elektromos zavarokra abszolút érzéketlenek.
Egy érdekesség: Az üvegszálról azt hihetnénk, hogy törékeny, pedig nem az. Egy üvegszálra akár csomót is lehet kötni, körülbelül 3 mm átmérőjű körívnél pattan el. Ennek ellenére telepítésnél fontos, hogy az adott üvegkábelre megszabott hajlítási sugarat ne lépjük túl. Ez azt jelenti, hogy a kábelcsatornát (amiben az üvegszál fut) úgy kell telepíteni, hogy kanyarokban ennek a hajlítási sugárnak megfeleljen. Ez az érték változó, de általában a 7-17cm közé esik. Ne csodálkozzunk tehát azon, hogyha üvegkábelt telepítenek, "kicsit" furcsa a csatornavezetés. Felmerülhet Önökben ezek után a kérdés, hogy ha az üvegszál ilyen hajlékony, akkor miért nem lehet kisebb ívben hajlítani telepítéskor. Nos a válasz igen érdekes: A fény egy része az üvegszálból bizonyos hajlítási sugár alatt kilép, így az üvegszál által átvitt fényenergia csökken. Ha csökken, akkor a fogadó berendezés oldalán a jelek vétele lehetetlenné válik.
A protokoll:
A protokoll nem más mint az adattartalom felépítése és az adattovábbítás módja. Olyan megegyezés, amely tartalmazza az egyes hálózati résztvevők (számítógépek, hálózati aktív eszközök) számára, hogy az egyes adatcsomagok tartalma mit jelent. Markánsan kifejezve két gép párbeszédének írott és íratlan szabályait nevezzük protokollnak. Tételezzük fel, hogy hálózatunk igen kiterjedt és a hálózat aktív eszközei között van egy Ethernet switch. A készülékről már volt szó, azonban most bennünket az érdekel, hogy ez az eszköz mit tesz egy hozzá érkező adatcsomaggal. Tételezzük fel továbbá, hogy ehhez az eszközhöz összesen 16 gép kapcsolódik, A, B, C, ... Példánkban A számítógép C számítógépnek küld egy adatcsomagot. Az A számítógép az adatcsomagot összeállítja, megkérdezi a hálózaton, hogy C számítógép létezik-e, ha igen, akkor az adatcsomagot a kábelen keresztül elküldi az eszköznek. Az eszköz "megeszi" az adatcsomagot, amelynek elején jelezve van, hogy kitől, kinek szól az adatcsomag. Az eszköz saját tárolójából megkeresi, hogy melyik kijáraton van az említett címzett és azon a kijáraton kiküldi az adatcsomagot. (Megjegyzem itt ebben az esetben azon van a hangsúly, hogy switch esetében csak azon az egy kijáraton, porton küldi ki az adatcsomagot.)
Ha egy helyi hálózat csatlakozik az internethez és a hálózatról az internet felé küldünk egy adatcsomagot, akkor az a gép, amelyik ezt intézi (router szerver) a mi belső helyi hálózati címünket egy speciális kódolással becsomagolja és amikor a válasz az internetről visszaérkezik, akkor a belső hálózati címet kicsomagolja, ez alapján tudja a helyi hálózaton lévő fogadó állomást meghatározni. Ezt nevezik NAT-olásnak. (Network Address Translation)
Itt kell szólnunk a két elterjedt adatcsomag típusról, ezek az TCP/IP és az IPX. Az Ethernet hálózatunkon többféle adatcsomag típus is közlekedhet. A TCP/IP-t (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) előszeretettel használja minden rendszer. A Novell által kifejleszett IPX adatcsomag abban különbözik a TCP/IP-től, hogy 4 byte-os címzés helyett 12 byte-osat használ. Az IPX (Internet Protocol EXchange) fejléce tehát valamivel hosszabb mint társáé.
A platform:
A számítógépek platformján alapvetően azokat az operációs rendszereket értjük, amelyek a hálózaton lévő számítógépeken futnak. Ezek lehetnek Unix/Linux, Windows, OS2, stb. Szeretnék kiemelni egy nagyon fontos dolgot a platform függetlenség fogalmát. A hálózati protokollok "elvileg" (például a TCP/IP ilyen) platform függetlenek, amin azt kell érteni, hogy minden platform, azaz operációs rendszer (legyen az kliens software Windows vagy server software Linux) képes fogadni, értelmezni.