Ellenőrző kérdések a Bevezetés témaköréből

Ez az oldal a korábbi SCH wiki-ről lett áthozva. Az eredeti változata itt érhető el.

Ha úgy érzed, hogy bármilyen formázási vagy tartalmi probléma van vele, akkor kérlek javíts rajta egy rövid szerkesztéssel.

Ha nem tudod, hogyan indulj el, olvasd el a migrálási útmutatót

1. Számítógép hálózatok definíciója, jelentősége, néhány tipikus alkalmazása.

Számítógép-hálózat (computer network): autonóm számítógépek olyan együttese, amelyet egyetlen technológia köt össze egymással. A számítógépek összekapcsolt rendszerét valamilyen speciális cél érdekében hozzuk létre. Ilyen célok lehetnek például az erőforrások megosztása, mely azt jelenti, hogy valamilyen hardvert, vagy szoftvert képessé teszünk arra, hogy távolról is elérhetőek legyenek (például nyomtatók, adatbázisok stb.). Egy másik cél lehet még a feldolgozás megbízhatóságának növelése, hiszen ha párhuzamos futtatást végzünk, akkor eredményeink több helyen meglesznek, így a hibatűrés is nagyobb lesz. Még egy cél lehet a takarékosság. Hiszen megfelelő ár/teljesítmény arány megválasztása esetén különböző feladatokhoz, különböző konfigurációjú – ebből következően különböző költségű – gépeket állíthatunk össze. Egy másik cél lehet még a skálázhatóság, mely annyit jelent, hogy ha egy nagyobb feladatot kell megoldanunk, akkor a rendszer könnyen bővíthető. Cél lehet még, hogy a számítógépek hálózatát kommunikációs eszközként is használhatjuk (például e-mail, Messenger, telekommunikáció stb.).

2. Számítógép-hálózat és elosztott rendszer közötti különbségek.

A számítógép-hálózat nem tekinthető elosztott rendszernek, mivel elosztott rendszerek esetén a rendszer erőforrásaihoz csak az operációs funkciókon keresztül férünk hozzá. Ez azt jelenti, hogy az operációs rendszer gondoskodik a feladatok megoldásáról, eltakarva a felhasználó elől annak részleteit. A felhasználó a feladat végrehajtása során nem tudja, hogyan lettek szétosztva a részfeladatok, milyen hardver- és szoftvererőforrások lettek allokálva. Ezzel szemben a számítógép-hálózatok esetén, a felhasználónak kell megneveznie, hogy melyik gép, melyik erőforrása oldja meg a feladatot (host alapján).

3. A processzor-hálózatok csoportosítása kiterjedés szerint.

• Miniatűr hálózat
  • Ekkor az eszközök közötti távolság kisebb, mint 0,1 méter. Az eszközök egy kártyára, vagy más alkatrészre vannak integrálva. (Pl: nyomtatott áramkörök)
• Kistávolságú, vagy többprocesszoros hálózat (PAN – Personal Area Network)
  • Az eszközök közti távolság kisebb, mint egy méter, azaz egy „dobozon” belül helyezkednek el, de már nem egy kártyán. (Pl: egér rádiós csatornán keresztüli kurzorvezérlése)
• Helyi hálózat (LAN – Local Area Network)
  • Az eszközök közötti távolság kisebb, mint egy kilométer, elhelyezkedhetnek egy szobában (< 10 méter), egy épületben (< 100 méter) esetleg egy gyáregységben, egy campus területén (< 1000 méter).
• Nagyvárosi hálózat (MAN – Metropolitan Area Network)
  • Az eszközök közti távolság ebben az esetben kisebb, mint tíz kilométer.
• Nagykiterjedésű hálózat (WAN – Wide Area Network)
  • Az eszközök közötti távolság tíz és ezer kilométer között változhat.
• Világhálózat (GAN – Global Area Network)
  • Az eszközök közötti távolság ezeknél nagyobb. Ez már biztosan hálózatok összekapcsolt rendszere.

4. A számítógép-hálózatok osztályozása a csatolás módja szerint.

Szorosan csatolt

A szorosan csatolt rendszerek esetében a csatolás ún. párhuzamos interface-n keresztül zajlik. Ezen át az alábbi adatok áramlanak:

• adatsín: a gépi szó hosszának megfelelő számú vezetéket tartalmaz, ezen keresztül kerülnek továbbításra az adatok;
• címsín: az adott szó megcímzéséhez szükséges számú vezetéket tartalmaz, az adatok helyének kijelölése történik ezen keresztül;
• vezérlősín: az eszköz irányítására, vezérlésére szolgál, ezen keresztül kerül beállításra, hogy kivitel, vagy bevitel történik, a prioritás, az engedély szint és a ready jel;
• órajel: ez hagyományosan és fizikailag is a vezérlősínhez tartozik, de a hálózatok kommunikációja szempontjából különösen nagy jelentőséggel bír. Ez biztosítja a kommunikáló eszközök együttműködésének ütemezését.

Szorosan csatolt rendszerek tipikusan a kiterjedés szerinti csoportosításban a miniatűr és a többprocesszoros (kis) hálózat.

Lazán csatolt

Lazán csatolt rendszernek tipikusan a kiterjedés szerinti osztályozásban a lokális, a nagyvárosi és a nagy kiterjedésű hálózat. Lazán csatolt rendszerek esetében nem oldható meg, hogy a két berendezés között nagy számú vezeték fusson. (Ennek mind gazdasági, mind műszaki okai vannak. Gazdasági szempontból nem kifizetődő, hogy a távoli eszközöket hosszú kábelekkel kössük össze. Műszaki szempontból nem előnyös két távoli gépet vezetékkel összekötni, mert így lassú lenne a jelterjedés, nagy lenne a külső zajteher, ezáltal jelentősen torzulna a jel és a nagy távolság miatt nagy lenne a hasznos jel disszipációja.) Ezért a lazán csatolt rendszerek esetében a párhuzamos interface helyét a soros interface veszi át. Ez megköveteli, hogy az adó oldalán párhuzamosan meglevő adatokat sorossá alakítsuk, ilyen módon továbbítsuk, majd a vevő oldalán a soros adatokat újra párhuzamossá tegyük – erre szolgálnak a protokollok. Ez a szemlélet természetesen nem azt jelenti, hogy a továbbítandó adatok eltérnének a lazán és a szorosan csatolt rendszerek esetében, hiszen itt is biztosítani kell az adatok áramlását (adatsín), az eszközöket meg kell címezni (címsín), az eszközöknek műveleteket kell végrehajtaniuk (vezérlő sín) és az eszközök működését szinkronizálni kell (órajel). A különböző sínek feladatait a protokollok alapján egyetlen jelfolyam látja el.

5. Osztályozás az átviteli technológia és a hálózati technológia szerint.

Átviteli technológia szerint

• Adatszóró hálózat (broadcast)
  • Ebben az esetben egy közösen elérhető kommunikációs csatornára kapcsolódik az összes egység, és ha egyikük küld azt az összes megkapja. A multicast módszer ennek egy részét képezi, hiszen ebben az esetben a küldő csak egy bizonyos csoportnak küldi az üzenetet.
• Kétpontos hálózat (point2point)
  • Ebben az esetben az adattovábbítás gépről gépre történik. Elsősorban nagyobb kiterjedésű rendszerek esetén használják. A két gép (host) közötti kapcsolat nem közvetlen, hanem csomóponti gépek (node) és csatornákon – melyek együttesen egy kommunikációs alhálózatot alkotnak – keresztül történik az adatküldés.

Hálózati technológia szerint

• Terminálhálózatok
  • Az olyan hálózatot, ahol a központi számítógép egy nyilvános kapcsolt távbeszélő hálózaton keresztül érhető el, terminál hálózatnak nevezzük. Ez nem számítógép-hálózat, hiszen egyetlen központi számítógép szolgáltatásait érheti el egyszerre több felhasználó. A terminál hálózat esetén a jeltovábbítás, azaz az összeköttetés kétpontos. Természetesen egy ilyen terminál hálózat része lehet, egy valódi számítógép-hálózatnak.
• Helyi hálózat
  • A lokális hálózat speciális kialakítású, kis területen elhelyezkedő intelligens eszközök összekapcsolt rendszere. Itt olyan eszközök kapcsolódnak össze, amelyek akár egymással is képesek értelmesen kommunikálni. A lokális hálózatoknál az adatátviteli sebesség 10 megabit/sec, a bithibaarány (egy bit megváltozásának valószínűsége) 10^-9-nél kevesebb. Az átviteli közeg lehet csavart érpár (ld. gyűrű topológiájú vezérlőjeles hálózat), koaxiális kábel vagy rádióhullám. A lokális hálózathoz az alábbi szabványos architektúrák tartoznak:
    • ETHERNET-hálózat: síntopológiájú, véletlen hozzáférésű;
    • Token-busz vagy vezérlőjeles sín: determinisztikus az egyes elemek hozzáférése, mert az egyes állomások a sínhez, mint eszközhöz csak determinisztikus módon férhetnek hozzá. Ezt elsősorban ipari célokra alkalmazzák;
    • gyűrűtopológiájú vezérlő jeles hálózat: szintén determinisztikus hozzáféréssel rendelkezik, hiszen mindegyik intelligens eszköz csatolható. A jeltovábbítás módja megegyezik az előző kettővel. A jeltovábbítás alapelve az üzenetszórás (broadcast), mert egy, a sínre csatlakozó állomás által generált jel minden csatlakozó eszközhöz eljut, szemben a terminálhálózattal, ahol kétpontos az összeköttetés. A gyűrű topológiájú vezérlőjeles hálózatot általában sodort érpárral valósítják meg. Adatátviteli sebessége 4-16 megabit/sec.
• Nagyvárosi hálózat
  • A kiterjedés növekedtével a rendszerrel szemben támasztott követelmények módosulnak. A MAN kialakításának eredeti célja az volt, hogy a nagyvárosok forgalmát optimalizálni lehessen. Ehhez értelemszerűen az adatok begyűjtésére, feldolgozására és kiértékelésére, valamint az eredménynek a kiindulási helyre való visszajuttatására volt szükség. Ez megköveteli a nagy sebességű adatbevitelt és -kivitelt, valamint azt, hogy a rendszer ne csak egyféle adattal legyen képes hatékonyan dolgozni (pl. ne csak digitálissal, hanem analóggal is). Tehát a MAN feladata, hogy integrált jellegű szolgáltatást nyújtson digitális átvitelen keresztül. Erre például az ISDN alkalmas. Jellemzője, hogy nagy adatátviteli sebességgel (100 megabit/sec felett) rendelkezik és a hibaarány kicsi, 10^-9 nagyságrendű. Az átviteli közeg lehet réz, üvegszál, rádió- vagy mikrohullám, illetve VSAT (A kommunikációs műholdak világának egy új fejleménye a VSAT-nak – Very Small Aperture Terminal, nagyon kis nyílásszögű terminál – is nevezett, alacsony költségű mikroállomások kifejlesztése. Ezek az apró terminálok egy méteres, vagy még kisebb antennával rendelkeznek – a GEO antennáknál, megszokott tíz méterhez képest – és körülbelül egy watt teljesítménnyel képesek adni. A felfelé irányuló csatorna általában 19,2 kb/sec-os sebességre képes, a lefelé irányuló csatorna azonban gyakran 512kb/sec-os vagy még nagyobb sebességű.). A nagyvárosi hálózat egyik tipikus példája az FDDI (optikai kábelt használó hálózati szabvány, mely maximum 100 millió bit másodpercenkénti átvitelt is lehetővé tesz (Fiber Distributed Data Interface)) gyűrű (ilyen a budapesti egyetemeket összekötő gyűrű is). Ezt az alábbiak jellemzik:
    • kettős optikai szálas hálózat;
    • nagy adatátviteli sebességgel rendelkezik;
    • gerinchálózatként funkcionál, azaz erre a gyűrűre egyedi terminálok, egyedi hálózatok, egyedi számítógépek és összetettebb hálózatok is csatlakozhatnak;
    • adatátviteli sebessége 100 megabit/sec.
• Nagykiterjedésű hálózat.
  • Ennek különféle értelmezései léteznek:
    • nagy területen elhelyezkedő eszközök összekapcsolódó rendszere, azaz egyetlen nagy számítógép-hálózat, amely egyetlen cég, szervezet hatáskörébe tartozik;
    • egyedi hálózatok, lokális hálózatok és egyedi számítógépek összekötött rendszere. Ez a fogalom rokon a világháló fogalmával, hiszen ott is hasonló szerkezet látható;
    • a nagykiterjedésű hálózat lokális hálózatoknak, autonóm számítógépeknek, autonóm rendszereknek és számítógép-hálózatoknak összekapcsolt rendszere.
  • A nagykiterjedésű hálózat fontosabb jellemzői:
    • az összekapcsolt eszközök között nagy távolság van, jellemzően 10 kilométernél is több;
    • az adatátvitel sebessége 1-100 kbit/sec;
    • a bithibaarány 10^-6-nál kevesebb (10^-3 is lehet), tehát viszonylag rossznak mondható;
    • az eszközök egymáshoz akár vezetékkel, akár anélkül csatlakoznak.
    • a host-okat (erőforrásgépeket) valamilyen kommunikációs alhálózat köti össze.
• Vezeték nélküli hálózatok
  • Ilyenek lehetnek például:
    • Telepített eszközöket rádiós csatornán keresztül kötünk össze (minden állomás mellett rádió adó/vevő);
    • mobil eszközöket vezetékes csatornán keresztül kötünk össze (notebookot telefonon keresztül);
    • mobil eszközöket rádiós csatornán keresztül köztünk össze (hand-held terminals).
• Összekapcsolt hálózatok
  • A világon számos hálózat létezik, és ezek hardvere és szoftvere sok esetben eltér egymástól. Azok a felhasználók, akik egy adott hálózathoz kapcsolódnak, gyakran szeretnének más hálózatokhoz kapcsolódó felhasználókkal is kommunikálni. Ez az igény váltotta ki a különböző, egymással sokszor nem kompatibilis hálózatok összekapcsolását, amit általában egy átjárónak (gateway) nevezett számítógéppel valósítanak meg. Az átjáró feladata, hogy két hálózat között biztosítsa az átjárhatóságot, mind hardver, mind szoftver szempontjából. Az ily módon összekapcsolt hálózatokat együttesen internetworknek vagy röviden internetnek hívjuk. Sok esetben az internet nem más, mint LAN-ok összessége, amelyeket egy WAN köt össze. Az egyetlen tényleges különbség az alhálózat és a WAN között ebben az esetben az alapján lehetséges, hogy a hálózat tartalmaz-e hosztokat. Ha a rendszer csak routerekből áll, akkor az egy alhálózat, ha pedig routerek és hosztok összessége, akkor egy WAN. Az igazi különbségek azonban a tulajdonlásban és a használatban vannak. Az alhálózat a hálózat üzemeltetőjének a tulajdonát képezi. Ilyen üzemeltető például az American Online vagy a CompuServe. Egy lehetséges ökölszabály annak eldöntésére, hogy alhálózatról, vagy internetről van-e szó az, hogy ha különálló szervezetek fizettek a hálózat különböző részeinek megépítéséért, és külön tartják karban saját részüket, akkor internetről van szó, nem pedig egy hálózatról. Abban az esetben is valószínűleg két külön hálózattal van dolgunk, ha a két rész különböző adatátviteli technológián alapul.

6. Mit nevezünk internetnek és Internetnek?

A világon számos hálózat létezik, és ezek hardvere és szoftvere sok esetben eltér egymástól. Azok a felhasználók, akik egy adott hálózathoz kapcsolódnak, gyakran szeretnének más hálózatokhoz kapcsolódó felhasználókkal is kommunikálni. Ez az igény váltotta ki a különböző, egymással sokszor nem kompatibilis hálózatok összekapcsolását, amit általában egy átjárónak (gateway) nevezett számítógéppel valósítanak meg. Az átjáró feladata, hogy két hálózat között biztosítsa az átjárhatóságot, mind hardver, mind szoftver szempontjából. Az ily módon összekapcsolt hálózatokat együttesen internetworknek vagy röviden internetnek hívjuk. Az 1980-as évek közepén létrejön a hálózatok összekapcsolt világméretű rendszere, az Internet.

7. Két pont közötti és üzenetszórásos átvitel jellemzői, azonosságai, különbségei.

• Adatszóró hálózat (broadcast)
  • Ebben az esetben egy közösen elérhető kommunikációs csatornára kapcsolódik az összes egység, és ha egyikük küld azt az összes megkapja. A multicast módszer ennek egy részét képezi, hiszen ebben az esetben a küldő csak egy bizonyos csoportnak küldi az üzenetet.
• Kétpontos hálózat (point2point)
  • Ebben az esetben az adattovábbítás gépről gépre történik. Elsősorban nagyobb kiterjedésű rendszerek esetén használják. A két gép (host) közötti kapcsolat nem közvetlen, hanem csomóponti gépek (node) és csatornákon – melyek együttesen egy kommunikációs alhálózatot alkotnak – keresztül történik az adatküldés.

8. Hálózatok osztályozása kiterjedés, topológia, átviteli mód alapján.

3-5. kérdés.

9. Ismertesse a számítógép-hálózatok történetének legfontosabb eseményeit és szereplőit.

• 60-es évek: Szovjet műhold, USA megijed. Paul Baran: csomagkapcsolás
• 70-es eleje: ARPA létrejötte, ARPANET kiépítése, MILNET
• 70-es vége: Gyűrű topológia (CERN), Ethernet: Bob Metcalf (Xerox, 73). DIX: DEC-Intel-Xerox felkarolja (79).
• 80-as évek: hálózatok összekapcsolása (internet) -> Internet
• 90-es eleje: sávszél növelés: ISDN, Frame Relay (csomópont nem ellenőriz, csak továbbít)
• 90-es közepe: Fast/Gigabit eth. Optikai gerinchálózatok (FDDI: kettős gyűrű). Web, e-mail, stb.

10. Hálózati szabványok szerepe, szabványosítási szervezetek.

Mivel inhomogén rendszerek összekapcsolásáról van szó, ezért szükséges a szabványosítás. Nagy a jelentősége, hiszen az a cél, hogy két tetszőleges helyen lévő ember vagy rendszer tudjon egymással kommunikálni. A szabvány olyan elfogadott megegyezés, mely az aktuális lehetőségeknek (az adott időszak technikai szintjének, gazdasági helyzetének) megfelelően jött létre. A szabványosítás előnyei, hogy azonosak lesznek a csatlakozási szabályhalmazok és a csatlakozási interfészek. Hátrányai azonban, hogy befagyasztják a technológiát, valamint, hogy a különböző szabványosítási szervezetek különböző szabványokat dolgoznak ki, a gyártók és a felhasználók viszont nem tudják, hogy melyik fog elterjedni.

De jure szabványok

kidolgozása államilag elismert szervezetek által

• ITU-T (International Telecommunication Union) :

Az ENSZ távközlési szervezete, beszéd és adatátviteli rendszerekkel egyaránt foglalkozik. Célja világméretű távbeszélő rendszer kifejlesztése. Elődje volt a CCITT (Comité Consultatif International Télégraphique at Téléphonique), amely távíró és távbeszélő témakörben dolgozott ki ajánlásokat. A tevékenységük nyomán vált lehetővé az emberi hang világméretű átvitele.

• ISO (International Standards Organization):

Az alkalmazási oldalt (nyelvek, szoftverek, felületek) kezdték szabványosítani, és innen jutottak el mintegy top-down módszerrel a fizikai jelfolyam szabványosításához és a fizikai jelfolyam modellhez. Adatfeldolgozás, kódkészletek szabványosításával foglalkoztak kezdetben, később hálózati kutatással. OSI: ITU-T és ISO által kidolgozott nyílt rendszerek összekapcsolására vonatkozó koncepció.

• IEEE (Institute of Electronic and Electrical Engineering):

Amerikai szervezet, amely a LAN-ok, újabban a vezeték nélküli hálózatok szabványosításával foglalkozik.

• EIA (Electrical Industries Association):

Többek között a soros interfész szabványát dolgozták ki

De facto szabványok

mindenki használja, de nemzetközi szervezetek/államok nem ismerik el, ugyanis nem nemzetközi szervezetek, hanem szakmai szervezetek dolgozták ki őket.

• IAB (Internet Architectural Board) két fő szerve:
  • IRTF (Internet Research Task Force):

Távlati kutatásokért felelős, szabványokat dolgoz ki az Internet szélesebb körű felhasználásáért, az Internet terjesztéséért. Feladata az ajánlások (RFC, Request For Comment) kiadása, a szabványosítás elősegítése.

• • IETF (Internet Engineering Task Force):

Aktuális üzemeltetésért felelős (például az IP-címek kiosztásáért). A szabványosítás menetét a felülről kezdett szabványosítás jellemzi. A folyamat akkor kezdődik, amikor valamelyik nemzeti szabványügyi szervezet úgy érzi, hogy valamely területen szabványra lenne szükség. Ekkor megalakul egy munkacsoport, amelynek feladata az, hogy egy DP-t (Draft Proposal - javaslat tervezet) készítsen el. A DP-t ezután minden tagtestületnek eljuttatják, amelyeknek hat hónapjuk van a kritikai észrevételek megtételére. Ha a tervezet túlnyomó többségét jóváhagyják, akkor belõle egy javított dokumentum, az ún. DIS (Draft International Standard - nemzetközi szabványtervezet) készül. Ezt véleményezésre és szavazásra ismét közkézre bocsátják. E kör eredményétõl függõen készítik elõ, hagyják jóvá, ill. publikálják a végleges változatot az IS-t (International Standard - nemzetközi szabvány). Azokon a területeken, ahol nagyon sok vitatott kérdés van, ott a DP-nek és DIS-nek esetleg több változatban is keresztül kell futnia ahhoz, hogy végül is elég szavazatot kapva szabvánnyá válhasson. A folyamat akár több évet is igénybe vehet. A szabványosítás redukálódhat kizárólagosan a számítógépek, avagy a távközlés szintjére, de napjainkban már e két terület egyre inkább összefonódik.

11. Távközlési és számítástechnikai rendszerek integrációja, konvergencia.

Konvergencia: törekvés a távközlés területén elért eredmények számítástechnikába való integrációjára, és az ennek eredményeképpen létrejövő egységes nyílt rendszer kialakítására, melyhez a szabványok követelményeinek megfelelő rendszerrel bárki csatlakozhat.