Az átviteli közeg feladata, hogy bitfolyamokat szállítson
egyik géptõl a másikhoz.
A számítógépeket hálózattá
összekötõ közeg igen sokféle lehet. Ebben a fejezetben
ezeket a megvalósítási lehetõségeket szeretném
bemutatni.
A fizikai közeg a jelek hordozója, fémvezeték, fényvezeték vagy a puszta "éter". Attól függoen, hogy vezetékes, ill. vezeték nélküli átvitelmódról beszélünk. Átvivoközegen többet értünk, mint csupán jelek egyszerû hordozóját; a fizikai közegen kívül hozzászámítjuk még az átvitelben részt vevo egyéb elemeket, így pl. erosítoket, jelismétloket, sugárzókat, kapcsolókat stb. is. Az átvitel történhet vonalszerûen, pl. vezeték, lézersugár; infravörös vagy mikrohullámú nyaláb útján, és történhet térben, irányítatlan rádióhullámmal.
Megkülönböztetünk strukturált és strukturálatlan átvivoközeget. Ez utóbbinak nincs belso szerkezete. Ilyen azoknak a rádióhálózatoknak az átvivoközege, amelyekben az állomások helye nem azonosítható, s az üzenetátvitelnek nincs meghatározott iránya. A strukturált átvivoközegben az üzenetek továbbítása vonalakon át történik, az állomásokat közvetlenül vagy kapcsolókon át vonalak fûzik össze. Az átvivoközeg tehát maga is hálózat. Korábban ezt nevezték az adathálózat alhálózatának.
Tekintsük át, mit is jelent az aktív és a passzív eszközök fogalma. Egy jel megy a kábelen. Elérkezik egy eszközhöz, ami ezeket a jeleket szétosztja. Ez az eszköz lehet aktív és passzív abból a szempontból, hogy a rajta átfolyó jelekkel mit csinál. Ha csak simán továbbadja/szétosztja, akkor passzív eszköz, mert nem csinál mást, mint továbbítja a bemenetén kapott jelet. Amennyiben ezen jeleket erõsíti is, akkor már aktív. Jelerõsítés akkor lehet fontos, ha a hálózat szegmense túl nagy ahhoz, hogy a jelek biztonságosan (jelveszteség nélkül) eljussanak a célállomásra. A jelvesztés akkor fordul elõ, amikor túl hosszú a kábel a célállomás felé. Ilyen esetben van szükség erõsítõre, jelismétlõre.
A hub a strukturált számítógép-hálózatok alapköve, nélküle nem lehetne a strukturált hálózatot kialakítani. Feladata a munkaállomások, szerverek és egyéb hálózati eszközök közti adatforgalom biztosítása. Csavart érpáras csillag topológiájú hálózatok esetén használnak az útvonal elosztására hub-okat, melyek meghatározott számú port-tal rendelkeznek. Három nagy csoportjuk létezik:
A hub egy doboz, rajta port-oknak nevezett, telefoncsatlakozókhoz nagyon hasonlító csatlakozó aljzatokkal. Minden port egy munkaállomástól, szervertõl vagy egyéb hálózati egységtõl érkezõ kábelt fogad. A hub-ok számos formában és méretben kaphatók: 4 port-ostól egészen a 124 port-osig. Ha a hub nagy (16 vagy még több port-ot tartalmaz) gyakran rack-ba (tartóba) szerelhetõ kialakítású. Ez azt jelenti, hogy belõlük többet egy magas fémállványba csavarokkal rögzítenek, amely a hálózati eszközök elhelyezését és kábelezését is megkönnyíti.
A legtöbb hub "buta", amely azt jelenti, hogy a mûködésüket
nem lehet felügyelni, önállóan mûködnek,
csupán a hálózati forgalmat engedik át magukon,
és ha hiba történik, akkor esetleg kijavítják.
Ezzel szemben a felügyelhetõ hub-ok lehetõvé teszik,
hogy a rendszergazda távolról figyelemmel kísérje
és konfigurálja, módosítsa a mûködésüket.
Ezek a típusok használhatóak a hálózat hatékonyságának
a növelésére olyan módon, hogy a rajtuk keresztül
haladó forgalmat befolyásolhassák. Az SNMP (Simple Network
Management Protocol = egyszerû hálózat felügyelõ-kezelõ
protokoll) felhasználásával a rendszergazdák könnyen
és rugalmasan tudják kezelni és elhárítani
a hálózatban megjelenõ hibákat. Ezen tulajdonságaik
következtében az ilyen hub-ok jóval drágábbak
egyszerûbb társaiknál.
Ha bõvül a hálózat, akkor az eredetileg használt
hub-okat kinõheti. Ekkor megoldásként a hub-ok összekötése
kábellel valósul meg. A különbözõ gyártóktól
származó hub-ok is összeköthetõk, ha mindegyik
azonos sebességen mûködik. Sajnos a hub-ok ilyen módon
történõ bõvítésének korlátjai
vannak. A szabványos Ethernet hub-ok csak maximum négy szintig
köthetõk össze. Ahol nem tudják biztosan, hogy fogják-e
a hálózatot bõvíteni, érdemesebb összefûzhetõ
(stack-elhetõ) hub-ot alkalmazni. Az összefûzhetõ hub-ok
annyiban térnek el a hagyományos hub-októl, hogy speciális
összefûzõ kábelekkel köthetõk össze.
Mikor ezt kialakítják, az összekötésben lévõ
összes hub a hálózat felé egyetlen hub-ként
viselkedik (ld. 6. Ethernet fejezet). Ebben az esetben fontos, hogy minden összekötendõ
hub azonos gyártótól származzon. Ez a megoldás
a hálózatépítõknek széleskörû
lehetõségeket biztosít.
A hub-okat tartalmazó hálózat mindig csavart érpáras kábelezésû. A csavart kábel a telefonkábelhez hasonlít, kivéve hogy 8 vezetéket tartalmaz a telefonkábel 4 vezetéke helyett. A kábelek végén RJ45-ös csatlakozó van. A kábel egyik végét bekötjük a hub portjába, a másik végét a munkaállomásba, vagy más hálózati eszközbe. A hub-okat a szerverrel vagy a munkaállomással összekötõ csavart érpáras kábel neve egyenes kábel, mivel a kábel két végén lévõ RJ45-ös csatlakozó két végpontjának azonos érintkezõi vannak összekötve. Ezzel ellentétben, a fordítós kábeleket a hub-ok összeköttetésére használják. Ezekben a két végponti csatlakozó érintkezõi ellentétesen vannak bekötve.
Az adatkapcsolati réteg szintjén mûködik a bridge. Feladata az egyes hálózati részek forgalmának elválasztása. Amikor a bridge-t a hálózatba kapcsolják, a címeket rögtön tanulni kezdi és ezek után már önállóan végzi a forgalomirányítást. Minden bridge-ben van egy adatbázis, ami a MAC (Medium Acces Control = az adatkapcsolat réteg alrétege, amelyhez azok a protokollok tartoznak, amelyek a közeg használatának vezérléséért felelõsek) címek elhelyezkedését adja meg. Amikor egy bridge bemenetén megjelenik egy keret, a híd kiolvassa a forrás- és célcímeket, majd ezeket a címeket kikeresi a forgalomirányítási táblájából és meghatározza, hogy melyik LAN-on helyezkedik el a célgép és a forrásgép.
Az ismétlõktõl eltérõen, amelyek egyszerû bitmásolást végeznek, a hidak tároló- és továbbító eszközök. Egy híd teljes kereteket vesz, és átadja az adatkapcsolati rétegnek, amely az ellenõrzõ összegét kontrollálja. Ezután a keret egy másik alhálózaton való továbbításra lekerül a fizikai rétegbe. A hidak végezhetnek apróbb változtatásokat a kereteken a továbbításuk elõtt.
Mivel ez az eszköz a fizikai réteg felett dolgozik, ezért képes arra, hogy eltérõ fizikai szegmenseket összekössön. A hidak két nagyobb csoportra oszthatók annak alapján, hogy honnan tudják eldönteni azt, hogy melyik cím melyik szegmensben van. Az elsõ esetben a fentebb már leírt transzparens és tanuló módszer segítségével a híd figyeli a rajta átmenõ adatforgalmat, majd egy listát (forgalomirányítási tábla) állít össze arról, hogy az adatcsomag melyik állomásról érkezett. Ebben az esetben a híd csak azon állomások címét veszi fel a listára, amelyik a hídra kötött szegmensben van. E probléma megoldására két lehetséges megoldás van:
A másik módszer a célcím forrásának meghatározására a forgalomirányítás, amikor az adatcsomag a teljes útvonalat tartalmazza. Az útvonalak feltérképezésére ebben az esetben az ún. "discovery packet"-et (felfedezõ csomag) alkalmazzák, amely bejárván a hálót feltérképezi a lehetséges útvonalakat.
Az azonos típusú sínhálózatok egyszerû jelismétlõkkel kapcsolhatók össze nagyobb hálózattá. A jelismétlõk a kábeleket úgy egyesítik, hogy az összetett hálózat minden állomásának jelét (üzenetét) egyidejûleg az összes állomás hallja. Sínrendszerrõl van szó, minthogy ez a megoldás elterjedten a busz topológiájú LAN-oknál használatos. Gyûrû topológia esetén minden állomás eleve jelismétlõként mûködik; fogadja az üzenetet és a szintjére visszaállított jelet küldi ki újra.
A jelismétlõk a jelalak helyreállításán kívül semmi más feladatot nem végeznek. Ez az eszköz a protokoll fizikai szintjén mûködik, ezért csak a minden rétegében azonos felépítésû hálózatok összekötésére szolgál. A repeaterek három nagyobb csoportra oszthatók:
A switchek a bridge-ekhez hasonlítanak, csak annyiban térnek el egymástól, hogy a switch képes bármely két portját összekötni egymással a többi porttól teljesen függetlenül, ezáltal a maximális sávszélesség nem csökken. Továbbá a switch-eknek van egy vagy több nagysebességû portja is. A switch az az eszköz mely egy számítógép-hálózat strukturáltságát, szegmentálhatóságát hatékonyabbá teszi. A lokális hálózatok építõeleme, feladata sokrétû és esetenként igen összetett is lehet. Feladatai közé tartozik a hálózat szegmensei közötti kommunikáció biztosítása, a hálózat terheltségének csökkentése. Általános esetben portjaira hub-ok, nagy sebességû eszközök, optikai kábel csatlakozik. A switch a hálózat "intelligens" aktív eszközének is nevezhetõ.
A hálózatokban a forgalomirányító két fõ feladatot lát el: meghatározza az elérési útvonalakat és továbbítja a csomagokat. A csomagok több rendszeren keresztül történõ eljuttatása a feladótól a címzettig, csak abban az esetben sikeres, ha minden router el tudja dönteni, hogy melyik portján továbbítsa az adott csomagot. A routing protokollok feladata az, hogy elõállítsák minden egyes routerben a forgalomirányítási táblákat.
A router olyan forgalomirányító eszköz, amely lehetõvé teszi, hogy egymással közvetlen módon nem összekötött számítógépek kommunikálni tudjanak egymással. A routerek is hasonlóságot mutatnak a bridge-ekhez, de azokkal ellentétben nem az adatkapcsolati, hanem a hálózati rétegben helyezkednek el.
Az alsó három rétegben dolgoznak, ezért már
a logikai címeket is képesek feldolgozni. A logikai cím
a fizikális címek felett lehetõséget ad a munkaállomások
logikai részcsoportokra való osztályozására.
Ezeket subnetwork-nek nevezik.
Egy adatcsomag routerrõl routerre vándorol, és az, hogy éppen milyen irányba halad tovább, azt az adott forgalomirányító szabja meg. Az irány meghatározásának módja lehet statikus vagy dinamikus. Statikus meghatározás esetében a hálózati adminisztrátor tartja kézben a folyamatot, amíg a másik változat esetében maguk végzik a forgalomirányítást, azaz folyamatosan frissítik a kapcsolatok listáját.
Ez a legbonyolultabb hálózat összekapcsolási módszer. Akkor alkalmaznak átjárót, ha egymástól teljesen különbözõ hálózatot akarnak összekapcsolni. Mivel eltérõ architektúrát használnak, a protokollok minden hálózati rétegben különbözhetnek. Az átjáró minden átalakítást elvégez, ami az egyik protokollkészletbõl a másikba való átmenet során szükséges. Ezek a következõk:
A gateway-ek kínálják a legnagyobb rugalmasságot
a hálózati összeköttetésben, mivel két
teljesen eltérõ hálózatot lehet egymáshoz
kapcsolni.
tart.