Hálózatok I.

2025/26/2

​

​

Dr. Dudás László diái alapján

Alapfogalmak

• Számítógépes hálózat: egymással vezetékes, vagy vezeték nélküli kapcsolatban álló, azonos kommunikációs szabványt (protokollt) használó számítógépek összessége, amely a decentralizált, az egyes számítógépeken elosztott információ kezelésére alkalmas szoftvereszközökkel rendelkezik. A hálózat az egyes gépek erőforrásait szinergikusan egyesíti, azaz az összhatás több, mint egyszerűen az egyes gépek erőforrásainak, szolgáltatásainak összege.
• Méret szerint lehet:
• LAN (Local Area Network): Helyi hálózat, kis területet, rendszerint egy épületet fog át.
• WAN (Wide Area Network): Nagyterületű hálózat, országnyi, földrésznyi kiterjedéssel.
• PAN (Personal Area Network): Saját, személyes hálózat, amit akkor hozhatunk létre, ha például összekapcsoljuk mobiltelefonunkat a laptopunkkal.

​

• Csomagkapcsolt adatátvitel: Egy hálózat forrás és célgépe között egy állomány kisebb ( 64-1518 byte) részekre darabolt formában történő átvitele. A csomag fej és törzsrészből áll.

​

• Protokoll: Kommunikációs szabályok összessége, amelyeket betartva két hálózati gép, ill. a működtető programok kapcsolatot tudnak teremteni és kommunikálni tudnak

​

Topológiák

• Topológia: a csomópontok (gépek, eszközök) közötti kapcsolat mintázata
• Busz (sín)
• Minden eszköz egy közös kábelre (buszra) kapcsolódik
• Az adatok a buszon továbbítódnak
• Egyszerű, kevés kábel kell
• Olcsó, és könnyen bővethető kisebb hálózatoknál
• Egy kábelszakadás az egész hálózatot megbéníthatja (egy hibapont)
• Nagy forgalomnál ütközések és teljesítménycsökkenés fordulhat elő

2. Csillag
• Minden eszköz közvetlenül egy központi csomóponthoz csatlakozik, csillag alakban
• Ha egy kábel megszakad, akkor az az eszköz kiesik, a többi működik
• Könnyű bővítés és központi felügyelet (adminisztráció egy helyen)
• A központi eszköz meghibásodása az egész hálózatot leállítja
• Több kábel szükséges, mint a busznál

​

3. Gyűrű
• Minden eszköz közvetlenül pontosan két szomszédhoz kapcsolódik, körbe zártan
• Az adatok körbejárnak a gyűrű mentén
• Ütközésmentes adatátvitel lehetséges, ha például Token Ring protokollt használunk, ahol mindig csak egy eszköz küld adatot
• Egy pont meghibásodása az egész gyűrűt megszakíthatja (kivéve ha van redundáns hurok)
• Hibaelhárítás bonyolultabb lehet

​

4. Háló
• Minden csomópont több más csomóponttal is közvetlenül kapcsolódhat
• Lehet részleges vagy teljes hálózat (minden mindennel össze van kötve)
• Több útvonal lehetséges két eszköz között, így egy hiba esetén is van alternatíva
• Kritikus rendszerek kedvelik a magas hibatűrés miatt
• Nagyon összetett és drága kiépítés, különösen a teljes hálonál (sok kábel és interfész szükséges)
• Nehéz karbantartani és skálázni

Az OSI rétegmodell (1980)

• Az OSI (Open System Interconnection) az ISO (International Standards Organization) ajánlása hálózati architektúrák szerkezetére, azaz a hálózati kapcsolatot megvalósító szoftver rétegekre és a megfelelő rétegek kapcsolatának mikéntjét megadó protokollok feladatára.
• Az egyes rétegek protokolljai egymásra épülnek és elrejtik az alattuk levő réteg részleteit a fölöttük levők elöl

​

• A 7 réteg közül a felső négy egy állomány egyik hálózati csomópontról egy másikra való eljuttatásakor csak az elküldéskor és a fogadáskor működik, míg az alsó három a végcsomópontok közötti útvonal elágazási helyein mindenhol. A legalsó réteg kivételével mindegyik rétegben a küldő csomópont a fogadó csomópontbeli azonos szintű rétegnek szóló információs részt ragaszt a felsőbb rétegtől kapott csomag elé, melyből a fogadó csomópont rétegei csomagolják ki a küldött adatot.

​

Adat

Adat

A

Adat

P

Adat

S

Adat

T

Adat

N

Bitek

Adat

N

Bitek

Adat

Adat

A

Adat

P

Adat

S

Adat

T

Adat

N

Bitek

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Küldő

Fogadó

i. router

Felhasználói szint

Alkalmazási protokoll

Megjelenítési protokoll

Viszony protokoll

Szállítási protokoll

Hálózati

Hálózati

Ak.

Ak.

F.

F.

OSI rétegek és az adatcsomag küldésének vázlata

• (7) Alkalmazási réteg (Application layer): széles körben használt alapvető hálózati alkalmazásokat realizál: terminálemuláció, ftp szolgáltatás, elektronikus levelezés, stb.

​

• (6) Megjelenítési réteg (Presentation layer): adatábrázolási és kódeltérés (ASCII – ECDIC) miatti átalakítás, tömörítés, titkosítás, ily módon megváltoztathatja a küldött adatot, egyedül a rétegek közül.

​

• (5) Viszonyréteg (Session layer): feladata két csomópont között felhasználói kapcsolat kiépítése (pl. ftp-hez). Szervezi a párbeszédet, nagyobb adatmennyiség újraküldetését, adásengedély-kezelést végez, szinkronizál.

• (4) Szállítási réteg (Transport layer): csak a Küldő és a Fogadó csomópontokban működik. A Küldő oldalon a fentről kapott adatot szétdarabolja, a Fogadó oldalon összerakja, gondoskodik a sorrendhelyes, hibamentes fogadásról. Nagy átviteli teljesítményigény esetén egy logikai kapcsolathoz több fizikai kapcsolatot létesíthet és megfordítva, több kisteljesítményű kapcsolatot egyesíthet. (TCP protokoll)

​

• (3) Hálózati réteg (Network layer): a hálózat topológiájától, terhelésétől függően az adatcsomag címzettjének hálózati azonosítója alapján a router-ekben működve fogadja és továbbirányítja a csomagot, útvonalat választ. Kiküszöböli az inhomogén, pl. eltérő címzési módszerű hálózatok gondját. Leginkább Internet Protokoll-t (IP) használ.

• (2) Adatkapcsolati réteg (Data link layer): a fizikai réteg átviteli hibáinak elfedése a hálózati réteg felé. A felülről kapott adatok szétdarabolása adatkeretekké (data frame), ezek beágyazása jól megkülönböztethető fej- és farokrész közé (data link header; data link trail), majd elküldése a fizikai réteg segítségével.

Fogadóoldalon a fej- és farokrész eltávolítása, elveszett, vagy

kettőzött keretek problémájának kezelése.

• (1) Fizikai réteg (Physical layer): a fizikai átvivő közeg (pl. hálózati kábel) és az azon való bittovábbítás jellemzőinek specifikálása, az adatbitek továbbítása a feladata.

TCP (Transmission Control Protocol)

• Kapcsolatorientált, megbízható protokoll.
• A kommunikáció elindítása előtt a két végpont háromlépcsős �kézfogással kapcsolatot hoz létre (SYN, SYN-ACK, ACK üzenetváltások). 

​

TCP (Transmission Control Protocol)

• Ezután egy sorrendben érkező, hibaellenőrzött bájtfolyamot �biztosít a küldő és fogadó között.
• A TCP gondoskodik az összes csomag sikeres célba juttatásáról: 
• sorszámozza a szegmenseket, 
• nyugtázza a vételt, és elveszett csomag esetén újraküldi azt. 
• Toroldási szabályokat is alkalmaz (pl. torlódásvezérlés). 
• Mindez növeli a megbízhatóságot, viszont csökkenti a sebességet és növeli a késleltetést.
• Tipikus használata olyan alkalmazásoknál van, ahol az adatok teljessége és helyes sorrendje kritikus (Például webböngészés, fájtátvitel, email)

UDP (User Datagram Protocol)

• A szállítási réteg másik leggyakrabban használt protokollja
• Kapcsolat nélküli, egyszerű protokoll. 
• Nem alakít ki állandó kapcsolatot, az üzenetek (datagramok) önállóan, �kapcsolatfelvétel nélkül mennek át. 
• Nincs nyugtázás, nincs újraküldés, az UDP nem garantálja az adat �megérkezését a másik oldalra. 
• Ebből fakadóan jóval kisebb a protokoll overhead (fejléc) és gyorsabb a �továbbítás, de ha csomag vész el vagy érkezik hibásan, azt nem pótolja.
• Az UDP nem biztosít sorrendhelyességet sem – az érkező csomagokat az alkalmazásnak kell összeillesztenie, ha szükséges.
• Az alkalmazási területei olyan helyzetek, ahol a sebesség és az alacsony �késleltetés fontosabb, mint az, hogy minden csomag eljusson: pl. valós idejű média streaming, VoIP (internetes telefon), online játékok, vagy hálózaton belüli broadcast, multicast üzenetek (pl. érzékelők adatszórása). 

​

• A valós alkalmazások néha kombinálják a protokollokat – pl. a videochat vezérlőjeleit (pl. hívás indítás, befejezés) TCP-n küldik, míg a valós idejű hang- és képadatot UDP protokollal  streamelik, hogy akadásmentes legyen.
• A tervezés során mindig mérlegelni kell, mi a fontosabb: a megbízhatóság vagy a gyorsaság.

IP (Internet Protocol)

• Az adatcsomagok továbbításáért felelős a forrás és a cél között
• Feladata eszközök egyedi azonosítása IP-címekkel, valamint az adatcsomagok útvonalválasztása és továbbítása routereken keresztül.
• Kapcsolat nélküli működésű, nem garantálja az adatcsomagok megérkezését vagy sorrendjét
• Ezt leginkább a felette levő szállítási réteg (pl. TCP) biztosíthatja
• Célja a lehető legjobb továbbítás, nem pedig a megbízhatóság

IP címzés

• A hálózati rétegben használt logikai cím, amely egyedi módon azonosít egy eszközt a hálózaton
• Jelenleg két, párhuzamosan használt verzióval rendelkezik: IPv4 és IPv6
• Az IP-cím logikai, könnyen változtatható (pl. egy eszköz új hálózatba kerülve új IP-t kaphat DHCP-n keresztül), és hierarchikus (hálózat/hoszt rész).

IPv4 és IPv6 áttekintése

• IPv4 címzés
• Az IPv4 32 bites címeket használ, melyeket négy ponttal elválasztott decimális számok jelölnek, korlátozott címkészlettel. Például 192.168.1.1
• Az IPv4 körülbelül 4,3 milliárd címet biztosít, de az internet növekedése miatt a címek kimerülőben vannak.
• Bizonyos címeket privát hálózatokra tartanak fent (például 192.168.x.x), ezek az interneten nem egyedi címek és csak belső hálózatban használhatóak (router elérés tipikusan 192.168.0.1)
• IPv6 címzés és előnyök
• Az IPv6 128 bites, hexadecimális címeket használ, széleskörű címkészlettel. Például 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334.
• Az IPv6 nem csak nagyobb címteret kínál, hanem jobb biztonságot és hálózatkezelést is támogat.

19

IPv4 címosztályok

• Az IPv4 címeket A-tól E-ig osztályokba sorolják az első bitek alapján, különböző hálózati méretekre szabva.
• A: nagyon nagy hálózatok számára készült, hatalmas számú címet biztosít
• Első bit 0
• 0.0.0.0-127.255.255.255 címtartomány
• ~2^24 db eszközt tudunk megkülönböztetni
• B: közepes nagyságú hálózatokhoz
• Első két bit: 10
• 128.0.0.0-191.255.255.255 címtartomány
• ~2^16 db eszközt különböztetünk meg
• C: kisebb hálózatok, vállalkozások vagy otthoni környezet
• Első három bit: 110
• 192.0.0.0-223.255.255.255 címtartomány
• 255 különböző eszközünk lehet
• D: multicast forgalmat támogat
• Első négy bit: 1110
• 224.0.0.0-239.255.255.255 címtartomány
• E: kísérleti célokra van fenntartva
• Első 5 bit: 11110
• 240.0.0.0-255.255.255.255

20

Címzési típusok

• Unicast címzés
• Az unicast adatot egyetlen konkrét célállomásnak továbbít, ez a leggyakoribb kommunikációs típus.
• Broadcast címzés
• A broadcast egyszerre továbbít adatot a helyi hálózat összes eszközéhez, csak IPv4 rendszerekben elérhető.
• Multicast címzés
• A multicast adatot egy előre meghatározott csoport tagjaihoz juttat el csoportos kommunikációként.
• Anycast címzés
• Az anycast több eszköz között oszt meg egy címet, és a legközelebbi eszköz kapja az adatot, főként IPv6-ban.

21

Subnetek és hálózati maszkok

Subnetek fogalma

Az alhálózatok kisebb egységekre bontják a nagyobb hálózatokat a forgalom és biztonság javítása érdekében.

Hálózati maszk szerepe

A hálózati maszk meghatározza, hogy az IP cím mely része azonosítja a hálózatot és mely a hostokat.

Példa 192.168.1.0/24 hálózatra

A /24 jelölés azt mutatja, hogy az első 24 bit a hálózathoz tartozik, az utolsó 8 bit a hostokhoz.

Subnetelés előnyei

A subnetelés rugalmasabb és hatékonyabb hálózattervezést tesz lehetővé nagy szervezeteknél.

22

MAC-cím (Media Access Control)

• Hálózati kártyák fizikai címei
• A gyárto égeti bele az eszközbe
• 48 bites azonosíto, amelyet 12 hexadecimális számmal szokás jelölni (például 3A:34:52:C4:69:B8)
• Két részből áll: első 24 bit a gyárto azonosítoja, a másik 24 az egyedi sorszám
• Az adatkapcsolati rétegben használatos
• Szoftveresen felül lehet írni
• Egy ipari eszköz (pl. PLC vagy szenzor) hálozatba kötésekor a MAC-cím azonosítja a kapcsolon, mely porton van az eszköz, az IP-címe pedig a vezérlő szoftver számára fontos, hogy tudjon vele kommunikálni

A számítógépek azonosítása a hálózaton

• INTERNET címmel: pontokkal tagolt számok sorozata,
• pl.: 193.6.14.65
• Emberek számára könnyebben kezelhetők a szavak, ezért a számok helyett nevekből álló azonosítókat alkalmaznak. A névvel adott azonosító megfejtése speciális szolgáltató számítógépek, a name (név) szerverek feladata.
• Az előbbi példának a gold.uni-miskolc.hu felel meg.
• A címek egyes részei különböző nagyságú tartományokat, doméneket jelentenek. A fenti példában a gold a Miskolci Egyetem egyik központi szervere (csomóponti szolgáltató gépe) az uni- miskolc a Miskolci Egyetemet, mint intézményt azonosítja, a hu pedig Magyarország kétbetűs ISO országkódja. Az USA kivételével minden ország rendelkezik ilyen kétbetűs kóddal az INTERNET-címében. Pl. uk az Egyesült Királyság jele. Az USA címei hárombetűs domén-azonosítókkal végződnek, melyek a következők: net, org, com, gov, edu. Az edu (educational) az oktatási szféra doménjele.

​

INTERNET

• TCP/ IP protokollok alkalmazásával összekapcsolt, különböző rendszert használó számítógépek világhálózata, a hálózatok hálózata.
• Egy olyan új infrastruktúra, amely forradalmasítja a személyek közötti kommunikációt, a tudomány, az oktatás, a termelő és kereskedelmi szféra, gyakorlatilag a társadalom információhoz való jutásának minden formáját.
• Lehetővé teszi szöveges, képi és hanginformációk átvitelét, egyes esetekben valós időben, pl. párbeszéd esetén. Továbbíthatók adatok, programok, minden digitális formát öltő média.

​

• A hálózat nyelve az angol, bár használható nemzeti nyelv is határon belül.

​

Az INTERNET nyitott rendszer, használata demokratikus.

​

Az INTERNET története: katonai kutatási eredmény, 1964, Rand Corporation, USA.

​

1968, Pentagon, ARPA (Advanced Research Projects Agency) ARPANET hálózat, 4 csomópont.

​

Célja: atomtámadás esetén is működőképes információs rendszer.

​

Megoldás: decentralizált hardver, egyenrangú csomópontok (nodes), csomagokra tördelt üzenetek, melyek eltérő útvonalakon utaznak.

​

Eredmény: megbízható, üzembiztos rendszer.

NAT (Network Address Translation; hálózati címfordítás)�

• A NAT alapötlete az, hogy az internet forgalom számára minden cégnek egy (vagy legalábbis kevés számú) IP-címet osztanak ki. Egy vállalaton belül minden számítógép egyede IP-címet kap, amit a házon belüli forgalom irányításához használnak. Amikor viszont egy csomag elhagyja a vállalatot, és kimegy az internetszolgáltató felé, akkor címfordításra kerül sor. A vállalatok saját berkeiken belül úgy használják fel ezeket, ahogy akarják. Az egyetlen kikötés az, hogy magán az interneten nem jelenhet meg olyan csomag amely ezeket a címeket tartalmazza

​

• Az INTRANET:

​

Az Internet funkcionalitása egy vállalat, intézmény belső hálózatára korlátozva. Szemben az Internet nyilvánosságával, az Intranet a belső adatok, információk biztonságát fizikai, vagy logikai (tűzfal, firewall) leválasztással garantálja. Tűzfal esetén a kapcsolat kifelé szabad, befelé korlátozott.

​

Az Intranet célja a belső információk megosztása, mely több

jogosultsági szinten történhet.

​

Az Intranet nem csak LAN, hanem WAN alapú is lehet, pl.

multinacionális vállalatok esetében.

• Szolgáltató (szerver) gépek, ill. szoftverek fajtái a hálózatokban:
• File szerver: a merevlemezek tartalmának, a fájloknak a

megosztott használatára

• Nyomtató szerver: nyomtató megosztására
• Adatbázis szerver: adatbázis megosztására, lekérdezésére, módosítására
• WWW szerver: html formátumú fájlok megosztására
• Ftp szerver: fájlok átvitelének támogatására
• Mail szerver: elektronikus levelek (e-mail) továbbítására
• Név feloldó (DNS, domain name) szerver: domén-nevek numerikus internetcímekké alakítására
• Távoli elérést szolgáló (Remote Access, RAS) szerverek: telefonvonal-hálózat illesztése, LAN-LAN kapcsolat, stb. biztonsági megoldására
• stb.

Hálózati eszközök

• Hálózati kártya:

a számítógép csatlakoztatására a hálózatra, hálózati kábelre. Leggyakrabban az alaplapra van integrálva. Az önálló hálózati kártya kommunikálhat hálózati kábelen, vagy vezeték nélkül

(mint egy laptop a kijelző élébe épített antennával).

http://www.escotal.com/wifi.html

• Kábelmodem:

a számítógép hálózatra csatlakoztatására kábeltelevíziós hálózaton keresztül (Képforrás:NET-RUN COMPUTER, http://net-run.hu/tudastar/tp-link-router-beallitas/)

• Router-ek, irányítók:

az adatcsomagok szűrése, irányítása a bennük adott protokollok, címek alapján. A hálózat logikai felosztása.

• Hub-ok, repeater-ek, csatlakoztatók, elosztók:

két, vagy több hálózati szegmens csatlakoztatására, a jelek erősítésére

• Bridge-k, hidak:

két önálló hálózat összekapcsolására. A hálózatok különböző

típusúak is lehetnek. Tároló, átalakító, továbbító funkciót látnak el.

http://tinhocdaicuong4newbies.blogspot.hu/