0. Bevezetés

Hálózatok kiterjedése:

• Magánhálózat (PAN)
• Helyi hálózat (LAN)
• Városi hálózat (MAN)
• Nagy kiterjesztésű hálózat (WAN)
• Internet

Protokoll:

A protokoll egy beszélgetési konvenció. Meghatározza, hogy a két fél, hogyan kommunikáljon. Definiálja a szabályokat és az üzenet formátumát is. Mivel nagyon sok protokoll van, ezért rétegekbe osztjuk őket, hogy jobban tudjuk kezelni őket. A protokollokat hardverek és szoftverek implementálják. Van olyan, amit csak végpont, vagy csak forgalomirányító, vagy mindenki.

Digital Subscriber Line (DSL):

Nagy sávszélességű hozzáférést biztosít háztartások számára telefon vonalon keresztül. 3 csatornája van: letöltési csatorna, feltöltési csatorna, két-irányú telefon csatorna. A letöltési csatorna kapacitása nagyobb, mint a feltöltési csatornáé.

Cable Access Technology (CATV):

Nagy sávszélességű hozzáférést biztosít háztartások számára kábel TV hálózaton keresztül. 2 csatornája van: letöltési csatorna, feltöltési csatorna.

Mértékegységek átváltása:

• 1 Kbps = 1000 bps
• 1 Mbps = 1000 Kbps
• 1 Gbps = 1000 Mbps
• 1 bájt = 8 bit

Csúcs és átlagos ráták kapcsolata:

• Csúcs ráta: P
• Átlagos ráta: A

Előrefoglalás esetén lefoglaljuk a P erőforrást. A lefoglalt erőforrás átlagos kihasználtsági szintjét ekkor A/P adja meg.

P=100 Mbps, A=10 Mbps, a kihasználtsági szint = 10%
P=1 Gbps, A=100 Mbps, a kihasználtsági szint = 10%
P=1 Mbps, A=10 Mbps, a kihasználtsági szint = 1%

Előrefoglalás esetén beszélhetünk áramkörkapcsolt hálózatokról. Ilyen például a vezetékes telefon. Ha az A/P arány nagy, akkor van értelme ezt használni.
Előnyei: kiszámítható teljesítmény, egyszerű és gyors kapcsolás.
Hátrányai: alacsony hatékonyság, bonyolult áramkör felépítés/lebontás, hiba esetén új áramkör szükséges.

A igény szerinti, csomagkapcsolt hálózat, előnyei: hatékony erőforrásgazdálkodás, egyszerű megvalósítás, jó hibatolerancia. Hátrányai: kiszámíthatatlan teljesítmény, szükséges puffer-kezelés és torlódás-vezérlés.

Hálózatok modellje:

Több rétegmodell létezik. A protokollokból alakult ki a TCP/IP (4 réteg). Később ezt bővítve kialakult a Hibrid TCP/IP (ezt tanuljuk) (5 réteg). De van az ISO-nak az OSI modellje, ami nem csak az internetre jó (7 réteg). Viszont az internet csak 5-öt használ belőle.

TCP/IP:

Kapcsolati réteg:

Információt visz át két fizikai eszköz között.

Hálózati réteg:

Nem ugyanolyan közegen lévő eszközök kommunikációja.

Szállítási réteg:

Nem a gépek, hanem az azokon futó folyamatok (processek) szeretnének kommunikálni. Biztonságos átvitelt is biztosíthat, azaz minden adat átérjen ha kell, akár helyes sorrendben is.

Alkalmazási réteg:

A felhasználó által indított program és a szállítási réteg között teremt kapcsolatot.

OSI:

Fizikai réteg:

Ez a réteg foglalkozik a bitek kódolásával és a bitek átvitelével. Információt visz át két fizikai eszköz között. PDU: bit.

Adatkapcsolati réteg:

Egy bájtsorozatot vinne át, ezekhez extra infót rak és keretekre tördeli, mivel nem akarunk hosszú byte-streamet, kisebb adatokra tördeljük fel, így könnyebb a hibákat keresni/kezelni. Közeghozzáférés vezérlés is itt történik (MAC), azaz ha az átvitelek zavarják egymást pl. rádión, akkor vezérelni kell, hogy mikor ki férhet hozzá a közeghez. Per-hop megbízhatóság, azaz két közvetlenül összekötött eszköz közötti hibás üzenetet kiszűrése és a folyamvezérlés, azaz a gyors küldő és lassú vevő közötti szinkronizáció is itt történik. PDU: keret.

Hálózati réteg:

Útvonalválasztás csomagtovábbításhoz, forgalomirányítás, csomagok feldarabolása, mind itt történik. A csomagütemezést is ez a réteg valósítja meg várakozási sorral, ha többen egyszerre küldenének ugyanarra. Ebben a rétegben foglalkozunk az IPv4-és IPv6 címek kezelésével is. PDU: csomag.

Szállítási réteg:

Multiplexálás és demultiplexálás, torlódásvezérlés, sorrendhelyes és megbízható továbbítás, portok kezelése történik itt. PDU: Szegmens

Munkamenet réteg:

Itt történik a kapcsolat felépítése, fenntartása és bontása. Szinkronizáció, token menedzsment is ebben a rétegben történik. Az interneten nincs ilyen réteg. PDU: üzenet.

Megjelenítési réteg:

Karakterkódolások átváltása és adatkonverziók történnek ebben a rétegben pl. big endian és little endian. Az interneten nincs ilyen réteg. PDU: üzenet.

Alkalmazási réteg:

Az alkalmazási réteg szolgáltatásai támogatják a szoftver alkalmazások közötti kommunikációt. PDU: üzenet.

Rétegek implementációja:

A végpontok (hosztok) minden réteget implementálnak. A routerek az alsó 3 réteget, a switchek az alsó 2 réteget.

Mindegyik réteg egy fejlécet (header) rak az üzenethez, kivéve az adatkapcsolati, aki láblécet (trailer) is. Ezt a folyamatot hívjuk enkapszulációnak. Ezért van az, hogy a routereknek elég csak a 3. rétegig felépíteni az üzenetet, mert abból már tudni fogják, hogy merre kell továbbítani.

Hálózatok jellemzése:

Késleltetés:

Mennyi idő alatt lehet átvinni az adatokat. Ennek csökkentése érdekében született meg a Content Delivery Network, ami arról szól, hogy replika szervereket vezetünk be a felhasználókhoz közeli helyeken, ezzel csökkentve a késleltetést.

• Átviteli késleltetés: Mennyi ideig tart az adatok kiírása a hálózatra (csomag méret / link kapacitása).
  Pl. 1500 bájtos csomag, 12 Gbps-es adatráta esetén, 12 Gbps = 12000000000 bps, 1500 / 12000000000 = 0.000000125 s = 0.125 us
• Jelterjedési (propagációs) késleltetés: Különböző közegekben a jel terjedésének késleltetése (link hossza / jelterjedés sebessége).
  Pl. 200 km = 200 000 m hosszú kábel esetén és 2*10^8 m/s jelterjedési sebességgel a propagációs késleltetés 200 000 / 2 * 10^8 = 0.001 s.
• Feldolgozási késleltetés: Az az idő, amíg eldöntjük, hogy mi történjen egy csomaggal.
• Sorbanállási késleltetés: A túlterhelt hálózatokban az az idő, amíg a csomag vár a várakozási sorban. Nehéz megbecsülni az idejét. Ha egyszerre több csomag érkezik be, akkor az egyiket továbbítjuk a másik pedig várakozni fog. Függ a bemeneti rátától, a kimeneti rátától és a forgalom löketszerűségétől. Ha a várakozási sor betelik, akkor eldobjuk a csomagokat.

Veszteség:

Mennyi csomagot veszítünk el küldés közben.

Átvitel:

Mekkora rátával tudunk adatokat fogadni. Az átviteli rátát bit/másodpercben adjuk meg. Pl. ha letöltünk egy 120 MB-os fájlt 2 perc alatt, akkor az átviteli ráta: 120 MB = 120 * 8 Mbit (Mb), 2 perc = 120 másodperc, 120 * 8 Mbit / 120 ms = 8 Mbps.