Informatika | Hálózatok » Hálózati ismeretek tételek, 2001

Hálózati ismeretek 1. Számítógépes hálózatok, osztályozásuk, hálózati architektúrák 2. Az OSI hivatkozási modell, adatátvitel az OSI modellben 3. Szabványok, szervezetek, számítógépes világhálózatok 4. Számítógépes hálózatokban használt fizikai közegek, jellemzésük 5. Adatkódolási módszerek : Digitális adat, digitális jelek 6. Adatkódolási módszerek : Digitális adat, analóg jelek 7. Szinkron és aszinkron adatátvitel, RS-232 8. Hálózati topológiák, tulajdonságaik 9. Csomagkapcsolás, üzenetkapcsolás, vonalkapcsolás, összehasonlításuk 10. Üzenetszórásos hálózatok közeghozzáférése 11. Multiplexálási módszerek : FDM, TDM, jellemzésük 12. Datagramm és virtuális áramkör szolgáltatás, összehasonlításuk 13. IEEE 8023 szabvány, Ethernet hálózat 14. IEEE 8024 szabvány, Tokenbus hálózat 15. IEEE 8025 szabvány, Tokenring hálózat 16. FDDI hálózat 17. Adatkapcsolati réteg, keretképzés, hibavédelem,

forgalomszabályozás 18. Elemi adatkapcsolati protokollok 19. Forgóablakos adatkapcsolati protokoll 20. Routing algoritmusok típusai : Statikus, legrövidebb út ( legkisebb költség ) 21. Routing algoritmusok típusai : Árasztás, véletlen routing 22. Routing algoritmusok típusai : Adaptív routing 23. Torlódás vezérlés, forgalom szabályzás, holtpontok 24. Hálózati együttműködés 25. Hidak feladata, tulajdonsága, 802x - 802y hidak 26. Routerek feladata, tulajdonságaik 27. Szállítási réteg, szállítási protokoll 28. Összeköttetés menedzselése a szállítási rétegben 29. Viszonyréteg feladata, távoli eljáráshívás 30. Megjelenítési réteg feladatai 31. Alkalmazási réteg : Állománytovábbítás, -hozzáférés 32. Alkalmazási réteg : Elektronikus levelezés 33. Alkalmazási réteg : Virtuális terminál 1 1. Számítógépes hálózatok, osztályozásuk, hálózati architektúrák Számítógép-hálózatnak autonóm számítógépek

összekapcsolt rendszerét értjük. Két számítógépet összekapcsoltnak mondunk, ha azok információcserére képesek. Az elosztott rendszer olyan speciális hálózat, amelynek szoftvere a rendszer számára magasabb fokú összefüggôséget és transzparenciát (átlátszóságot) biztosít. Elosztott rendszerekben a felhasználónak nincs tudomása több processzor létezésérôl; neki az egész rendszer egyetlen virtuális processzorként jelenik meg. A munkák processzorhoz való kiosztása, az állományok lemezekhez való hozzárendelése és minden más rendszerfunkció automatikus. Egy hálózatban a felhasználónak explicit módon be kell jelentkeznie egy gépre, egy távoli programot explicit módon kell elindítani, az állományok továbbítását explicit módon kell meghatároznia, és egyáltalán minden hálózati tevékenységet közvetlenül kell vezérelnie. Egy elosztott rendszerben mindezt a felhasználó tudta nélkül a rendszer automatikusan elvégzi A

különbség nem a hardverben, hanem a szoftverben (fôleg az operációs rendszerben) keresendô. A számítógép-hálózatok használatának céljai: 1. erôforrás-megosztás: a hálózatban lévô programok, adatok és eszközök - az erôforráso és a felhasználók fizikai helyétôl függetlenül - bárki számára elérhetôk legyenek. 2. nagy megbízhatóság: alternatív erôforrások alkalmazásával ha egy erôforrás (pl hardverhiba következtében) elérhetetlenné válik az egyik gépen, akkor egy másik gépen még hozzáférhetô marad. Egyszerre több CPU alkalmazása is növelheti a megbízhatóságot: az egyik CPU leállása esetén a többi CPU átveheti - csökkenô teljesítmény mellett - a kiesôre jutó feladatokat. A működés folyamatos fenntartása létfontosságú pl a katonai, banki, légiirányítási stb. alkalmazások esetén 3. pénzmegtakarítás: mivel a kis számítógépek sokkal jobb ár/teljesítmény aránnyal rendelkeznek mint nagyobb

testvéreik, a rendszereket személyi számítógépekbôl (személyenként egy-egy munkaállomás) és egy vagy több file server-bôl építették fel. Ez vezetett a LAN-ok kialakulásához 4. kommunikációs eszköz: egymástól nagy távolságra lévô emberek a hagyományos levelezésnél sokkal gyorsabban tudnak kommunikálni, ami lehetôvé teszi több csoport hatékony együüttműködését, ami korábban elképzelhetetlen volt. A hálózatok alkalmazása: 1. távoli programok elérése: egy vállalat lehetôvé teszi ügyfeleinek, hogy a hálózaton keresztül bejelentkezve futtathassanak egy programot. Ez a megoldás gyakran szerencsésebbnek bizonyul, mint ha magát a programot adnák el. Különösen akkor, ha a programot folyamatosan változtatni kell, vagy futtatása különösen nagy kapacitású számítógépet kíván. 2. távoli adatbázis elérése 3. kommunikációs közeg Hálózati struktúrák Minden hálózatban van a számítógépeknek egy olyan halmaza,

amelyeknek a felhasználói programok futtatása a feladata, ezeket a gépeket hosztnak nevezzük. A hosztokat kommunikációs alhálózatok (röviden alhálózatok) kötik össze. Az alhálózatok feladata a hosztok közötti üzenettovábbítás A legtöbb nagytávolságú hálózatban egy alhálózat két jól elkülöníthetô komponensbôl áll: 1. átviteli vonalak (csatornák): ezek viszik át a biteket a gépek között 2. kapcsolóelemek: specializált számítógépek, amelyek két vagy több átviteli vonal kapcsolását végzik Amikor adat érkezik egy bemeneti vonalon, a kapcsolóelemnek választania kell egy kimeneti vonalat az adatok továbbításához. A kapcsolóelemeket IMP-nek (Interface Message Processors) nevezzük Az alhálózatokat két nagy csoportra oszthatjuk: 1. Két pont közötti csatornával rendelkezô: nagyszámú kábelt vagy bérelt telefonvonalat tartalmaz, amelyek IMP-ket kötnek össze. Azok az IMP-k, amelyek nem közvetlen módon vannak

összekötve, csak más IMP-k bevonásával kommunikálhatnak egymással. Amikor egy üzenet (csomag) az egyik IMP-tôl egy másikig közbensô IMP-ken keresztül jut el, akkor az üzenetet az érintett IMP-k teljes egészében megkapják, és ezt követôen mindaddig tárolják, amíg a kívánt kimeneti vonal fel nem szabadul. Az ilyen elven működô alhálózatokat két pont közötti, tároló és továbbító, vagy csomagkapcsolt alhálózatoknak nevezzük. Majdnem az összes nagytávolságú hálózat rendelkezik tároló és továbbító alhálózatokkal. Ilyen alhálózatok alkalmazásakor az IMP-k összekötési topológiája fontos tervezési szempont. Néhány gyakori topológia: csillag, gyűrű, fa, teljes, szabálytalan. 3 2. Üzenetszórásos csatornával rendelkezô: A hely hálózatokban az IMP-k egyetlen, a hosztban lévô csipbe vannak integrálva, így itt minden hoszthoz mindig csak egyetlen IMP tartozik. Egyetlen kommunikációs csatorna van, amelyen az

összes hálózatban lévô gép osztozik. Az elküldött csomagokat mindenki veszi A valódi címzettet a csomagon belül egy címmezô jelöli ki. Egy csomag vételekor a gépek ellenôrzik ezt a címmezôt. Ha a csomag másnak szól, az állomás nem veszi figyelembe Általában lehetôség van a címmezô speciális beállításával arra, hogy minden gép megcímezhetô legyen. Az ilyen kódú csomagot a hálózat összes gépe veszi, ill. feldolgozza Néhány rendszerben arra is lehetôség van, hogy a gépek csak egy kisebb csoportját címezzük meg (csoportcímzés). Egy szokásos módszer az, hogy a legfelsô bitjükön 1-et tartalmazó címeket csoportcímzésre hsználják fel, ekkor a címmezô fennmaradó bitjei egy bittérképet alkotnak, ahol minden bit egy megcímezhetô csoportra mutat. A gépek bármelyik, illetve bármennyi csoportot kijelölhetnek Néhány gyakori topológia: sín, műholdas vagy rádiós, gyűrű. A sín topológiáú hálózatokban minden

idôpillanatban csak egyetlen mesterállomás van, amelyik adhat a hálózaton. Kell lennie egy olyan mechanizmusnak, amely feloldja azt a versenyhelyzetet, amely két egyidôben adni szándékozó állomás között alakul ki. A műholdas vagy rádiós rendszernél minden IMP-nek van egy antennája, amelyen keresztül adhat és vehet. Minden IMP hallhatja a műhold felôl érkezô kimenetet, és néha hallhatják IMP társaik műhold felé irányuló adásait is. A gyűrű hálozatnál a gyűrűben minden bit a maga útján halad körbe, nem várva a csomagjában még hozzá tartozó többi részre. Jellemzôen a bitek néhány bitkibocsátásnyi idô alatt körbeérnek, gyakran még mielôtt a teljes csomag kiküldése megtörtént volna. Itt is szükség van valamilyen arbitrációs szabályra az egyidôben jelentkezô gyűrűhozzáférések feloldására. Az üzenetszórásos hálózatok a csatornakiosztás módja szerint tovább osztályozhatjuk statikusra és dinamikusra. A

dinamikus kiosztás lehet centralizált és decentralizált. A centralizált módszerben van egy egység, amelyik eldönti, hogy ki lesz a következô, a decentralizált esetben minden állomásnak magának kell eldöntenie, hogy akar-e és tud-e adni vagy sem. Hálózati architektúrák A tervezés összetettségének csökkentése érdekében a hálózatokat rétegekbe vagy szintekbe szervezik, amelyek mindegyike az azt megelôzôre épül. A rétegek neve, tartalma és funkciója hálózatról-hálózatra változik Az egyes rétegek célja minden hálózatban az, hogy jól definiált szolgáltatásokat biztosítva a felsôbb rétegek elôl eltakarják a nyújtott szolgáltatások megvalósításának részleteit. Az egyik gépen lévô n réteg egy másik gép n rétegével kommunikál. A kommunikáció során használt szabályok és konvenciók összességét protokollnak nevezzük Azokat a funkcionális egységeket, amelyek a különbözô gépeken az egymásnak megfelelô

rétegeket magukba foglalják társfolyamatoknak nevezzük. Valójában nem a rétegek, hanem a társfolyamatok kommunikálnak egymással. A valóságban nem az egyik gépen lévô n réteg küldi az adatot a másik gépen lévô n rétegnek Ehelyett minden egyes réteg adat- és vezérlôinformációkat ad át az alatta elhelyezkedô rétegnek, egészen a legalsóig. Az 1 réteg alatt a fizikai közeg van, ezen zajlik a tényleges kommunikáció A szomszédos rétegpárok között egy interfész húzódik, ez az alsóbb réteg által a felsônek nyújtott elemi műveleteket és szolgáltatásokat definiálja. A hálózatok tervezésének legfontosabb kérdései: 1. kapcsolatfelvételi mechanizmus: mivel egy hálózat több gépbôl áll, amelyek között lehetnek olyanok is, amiken egyszerre több folyamat is működhet, szükség van egy olyan eszközre, amelynek segítségével a futó folyamat kijelölheti kapcsolatteremtési igényének célját. A több lehetséges címzett miatt

elengedhetetlen a címzés valamilyen formájának bevezetése. 2. kapcsolatlebontási mechanizmus: ez akkor lép működésbe, amikor egy kapcsolat fenntartása szükségtelenné válik. 3. adatátviteli szabályok: az egyik rendszerben az adat csak az egyik irányban haladhat (szimplex kommunikáció), a másikban mindkét irányban, de nem egyidôben (félduplex kommunikáció), a harmadikban egyidôben mindkét irányban (duplex kommunikáció). A protokollnak azt is meg kell határoznia, hogy egy kapcsolathoz hány logikai csatorna tartozzon, valamint azok prioritását is. Sok hálózat kapcsolatonként legalább két logikai csatornát tart fenn: egyet a közönséges adatok, egyet a sürgôs adatok számára. 4. hibavédelem: fontos kérdés, hiszen a fizikai kommunikációs áramkörök nem tökéletesek Sok hibajelzô és hibajavító kódolás ismert, de a kapcsolatok két végén egymással kapcsolatban álló feleknek azonos eljárást kell használni. Ráadásul a

vevônek tudatnia kell az adóval azt, hogy mely üzeneteket vette sikeresen, és melyeket hibásan. 5. sorrendhelyesség: a protokollnak támogatást kell nyújtania a vevônek a vett üzenetek helyes sorrendbe rakásához. Egy nyilvánvaló megoldás erre az üzenetek sorszámozása, amely azonban nyitva hagyja a sorrenden kívül érkezô üzenetek kérdését. 4 6. A lassú vevôt meg kell óvni attól, hogy a gyors adók adatokkal elárasszák Mindegyik megoldás valamilyen vevô-adó visszacsatolást tartalmaz, amelyek célja, hogy az adó tudomást szerezhessen a vevô aktuális állapotáról. 7. üzenetszétvágás, -elküldés, -összerakás: a folyamatok nem képesek tetszôlegesen hosszú üzeneteket venni Szorosan kapcsolódó kérdés az is, hogy mit kell tenni akkor, ha egy folyamat olyan kis darabokká tördeli szét az adatokat, hogy azok egyenkénti elküldése nem lenne hatékony. A megoldás a kisebb üzenetek összegyűjtése és a közös címzettnek egyben

továbbítása. A címzettnek kell a vett üzenetet ismét kisebb egységekre szétdarabolni. 8. Ha kényelmetlen vagy túl drága minden kommunikáló folyamatpárhoz külön-külön összeköttetést fenntartani, akkor a folyamatok alatt elhelyezkedô réteg ugyanazt az összeköttetést több, egymástól független párbeszéd lebonyolítására használhatja. Amennyiben a multiplexálás és a demultiplexálás átlátszóan megoldható, akkor bármelyik réteg használhatja. A fizikai rétegben erre nagy szükség van: valamennyi összeköttetés forgalma csupán néhány fizikai vonalon keresztül bonyolódik le. 9. Ha a forrás és a cél között többszörös út létezik, útvonalat kell közöttük kijelölni Ez a feladat néha több réteg között oszlik meg. 5 2. Az OSI hivatkozási modell, adatátvitel az OSI modellben Ez a modell a Nemzetközi Szabványügyi Szervezet (ISO: International Standards Organization) által kidolgozott ajánláson alapul, amely a

protokollok nemzetközi szabványosítása felé tett elsô lépés. A modellt OSI (Open System Interconnection - nyílt rendszerek összekapcsolása) hivatkozási modellnek nevezzük. Nyílt rendszernek az olyan rendszereket nevezzük, amelyek nyitottak más rendszerekkel való kommunikációra. Réteg A cserélt csomagegység neve Alkalmazási protokoll 7 Alkalmazási 6 Megjelenítési 5 Viszony 4 Szállítási Megjelenítési protokoll Viszonyprotokoll Szállítási protokoll Alkalmazási APDU Megjelenítési PPDU Viszony SPDU Szállítási TPDU Csomag Kommunikációs alhálózat határa 3 Hálózati Hálózati Hálózati Hálózati 2 Adatkapcsolati Adatkapcsolati Adatkapcsolati Adatkapcsolati Keret Belsô alhálózati protokoll 1 Fizikai Fizikai Fizikai Fizikai Hoszt A IMP IMP Hoszt B Bit Hálózati réteg hoszt (IMP protokoll) Adatkapcsolati réteg hoszt (IMP protokoll) Fizikai réteg hoszt (IMP protokoll) 1. ábra: Az OSI modellen

alapuló hálózati architektúra Az OSI modell hét rétegbôl áll. A kialakításnál figyelembe vett alapelvek: 1. A rétegek különbözô absztrakciós szinteket képviseljenek 2. Minden réteg jól definiált feladatot hajtson végre 3. A rétegek feladatának megválasztásakor nemzetközileg elfogadott szabványok kialakítására kell törekedni 4. A réteghatárok megválasztásakor a rétegek közti információcsere minimalizálására kell törekedni 5. A rétegek számának megfelelôen nagynak kell lennie ahhoz, hogy különbözô feladatok ne kerüljenek szükségtelenül egy rétegbe. ugyanakkor elég kicsinek kell lennie ahhoz, hogy a szerkezet ne váljon nehezen kezelhetôvé. Maga az OSI modell nem egy hálózati architektúra, hiszen nem határoz meg konkrét protokollokat és szolgáltatásokat az egyes rétegekben. Csakis azt mondja meg, hogy az egyes rétegeknek mit kellene csinálniuk Ugyanakkor az ISO szabványokat is készít az egyes rétegek számára;

ezek nem részei a modellnek, mindegyiket különálló szabványként publikálták. A fizikai réteg a bitek kommunikációs csatornára való kibocsátásáért felelôs. A tipikus kérdések itt a következôk: - hány voltnyi feszültség ábrázolja a logikai 1-et és a 0-t, hány mikroszekundum hosszú legyen egy bit; - folyhasson-e egyidôben mindkét irányban adatátvitel; - hogyan épüljön fell a kezdeti kapcsolat, illetve hogyan bomoljon le, amikor már nincs rá szükség; - hány tüskéje legyen egy hálózati csatlakozónak és az egyes tüskék milyen funkciókkal rendelkezzenetk stb. 6 A tervezési kérdések itt nagymértékben a mechanikai, elektromos interfészekkel és magával a fizikai közeggel kapcsolatosak. A fizikai réteg tervezése a hagyományos értelemben vett villamosmérnöki tevékenységek közé sorolható. Az adatkapcsolati réteg alapvetô feladata az, hogy egy tetszôlegesen kezdetleges adatátviteli eszközt olyan adatátviteli vonallá

transzformáljon, amely a hálózati réteg számára átviteli hibától mentesnek tűnik. Ez a feladat úgy teljesül, hogy a küldô fél a bemenô adatokat adatkeretekké tördeli (néhány száz byte hosszú), a kereteket sorrendhelyesen továbbítja, végül a vevô által visszaküldött nyugtakereteket feldolgozza. A kerethatárok létrehozása és felismerése az adatkapcsolati réteg feladata, ezt speciális bitminták a keret elé illetve mögé illesztésével lehet kivitelezni. E réteg feladata az elveszett, megsérült vagy kettôzött keretek miatt felmerült problémák megoldása; a lassú vevôk adatelárasztásának kiküszöbölése; a kétirányú átvitelre használható vonalak forgalomszabályozása. A hálózati réteg a kommunikációs alhálózatok működését vezérli. Kulcskérdés a csomagok útvonalának meghatározása: - statikus, ritkán változtatandó táblák segítségével; - a kommunikáció kezdetén, pl. egy terminálviszony

felépülésekor; - teljesen dinamikusan, minden egyes csomagra külön-külön. Ennek elônye, hogy az útvonal meghatározásakor az aktuális terhelés is figyelembe vehetô. Ha túl sok csomag van egyszerre az alhálózatban, akkor torlódás alakulhat ki, melynek elkerülése ugyancsak a hálózati réteg feladata. Ha a csomagnak több hálózaton kell keresztülhaladnia, akkor több probléma is felmerülhet; a heterogén hálózatok összekapcsolása is a hálózati réteg feladata. Üzenetszórásos hálózatokon az útvonalválasztási mechanizmus igen egyszerű, így a hálózati réteg igen vékony, sokszor nem is létezik. A szállítási réteg alapvetô feladata az, hogy adatokat fogadjon a viszonyrétegtôl, kisebb darabokra vágja azokat (ha szükséges), majd adja tovább a hálózati rétegnek és biztosítsa, hogy minden darab hibátlanul megérkezzék a másik oldalra. Mindezeket hatékonyan kell végrehajtania Közönséges körülmények között minden

szállítási összeköttetés számára egy-egy hálózati összeköttetést hoz létre. Ha azonban nagy áteresztôképesség szükséges, több hálózati összeköttetést is létrehozhat, így növelve az átvitt adatok mennyiségét. Másrészrôl, ha egy hálózati összeköttetés létrehozása vagy fenntartása költséges, több szállítási összeköttetést nyalábolhat össze egyetlen hálózati összeköttetésre. Mindkét esetben e műveleteknek átlátszóaknak kell maradniuk a viszonyréteg számára. A szállítási réteg a szolgáltatás minôségét is meghatározza: - legnépszerűbb a hibamentes, két pont közötti csatorna, amelyen az üzenetek az elküldés sorrendjében érkeznek meg; - egymástól függetlenül, nem sorrendhelyesen valósul meg az üzenetek továbbítása; - egy célállomáscsoportnak küldenek üzenetet. A szolgáltatás típusát az összeköttetés felépítésekor kell meghatározni. A szállítási réteg egy valódi forrás-cél

réteg. A forrásgépen lévô program üzenetfejrészeket és vezérlôüzeneteket használva párbeszédet folytat a célgépen lévô hasonló programmal. Az alsóbb rétegekben a protokollok az egyes gépek és közvetlen szomszédai között teremtenek kapcsolatot, nem pedig a valódi forrás és cél között, közöttük ugyanis akárhány IMP is lehet. Multiprogramozható hosztoknál egy gépben több összeköttetés is felépülhet, szükséges olyan módszer, amellyel ki lehet jelölni, hogy az üzenetek melyik kapcsolathoz tartoznak. Például a szállítási fejrész tartalmazhat ilyen információt. Az összeköttetések létrehozásához szükséges valamilyen névadási mechanizmus, amelynek segítségével az egyik gépen működô folyamat megnevezheti azt, amelyikkel társalogni akar. Kell lennie még egy információ áramlást szabályozó mechanizmusnak is azért, hogy egy gyors hoszt nehogy túlcsordulást okozzon egy lassúbbon. A viszonyréteg lehetôvé teszi,

hogy különbözô gépek felhasználói viszonyt létesítsenek egymással. A szállítási réteghez hasonlóan közönséges adatátvitelt tesz lehetôvé, de néhány olyan szolgáltatással kiegészítve, amelyek egyes alkalmazásokhoz hasznosak lehetnek. Egy viszony pl arra alkalmas, hogy egy felhasználó bejelentkezzen egy távoli idôosztásos rendszerbe, vagy állományokat továbbítson két gép között. Szolgáltatásai: - párbeszéd szervezése: a viszonyok egyidôben egy- és kétirányú adatáramlást is lehetôvé tehetnek. Amennyiben a forgalom csak egyirányú lehet, a viszonyréteg segíthet a soron következô nyomon követésében. 7 - kölcsönhatás-menedzselés: néhány protokoll számára létfontosságú, hogy a két oldal egyidôben ne próbálkozzon ugyanazzal a művelettel. Erre a viszonyréteg kicserélhetô vezérlôjeleket tart fenn; csak a vezérlôjelet bíró oldalnak van joga a kritikus műveletet végrehajtani. - szinkronizáció:

lehetôvé teszi az adatfolyamba ellenôrzési (szinkronizációs) pontok beépítését, így egy hálózati hibát követôen csak az utolsó ellenôrzési pont után következô adatokat kell megismételni. A megjelenési réteg olyan feladatok végrehajtásáért felelôs, amelyek elég gyakoriak ahhoz, hogy általános megoldásúak legyenek. Az alsó rétegektôl eltérôen a megjelenítési réteg az átviendô információ szintaktikájával és szemantikájával foglalkozik. Tipikus példa az adatok szabványos kódolása, amire a különbözô számítógépek különbözô adatábrázolása miatt van szükség; adattömörítés; hitelesítést és titkosítást lehetôvé tevô kriptográfia. Az alkalmazási réteg széles körben igényelt protokollokat tartalmaz: állománytovábbítás, elektronikus levelezés, távoli munkabevitel, katalóguskikeresés stb. Adatátvitel az OSI modellben A küldô folyamat adatokat akar elküldeni a vevô folyamatnak. Az adatokat

átadja az alkalmazási rétegnek, amely az AH alkalmazási fejrészt (mely üres is lehet) az adatok elé illeszti, és az így kapott egységet továbbítja a megjelenési rétegnek. A megjelenítési réteg számtalan módszerrel alakíthatja át a kapott egységet, valószínűleg fejrészt illeszt elé és az eredményt átadja a viszonyrétegnek. A megjelenítési réteg nem tudja, hogy az alkalmazási rétegtôl kapott adatok melyik része az AH fejrész, és melyik az adat. Ez a folyamat egészen a fizikai rétegig ismétlôdik, ahol is az adatok ténylegesen az adatátviteli közegre kerülnek. A vevô gépben, ahogy az üzenet rétegrôl-rétegre felfelé halad, a fejrészek sorra lekerülnek, míg végül az üzenet megérkezik a vevô folyamathoz. A lényeg az, hogy amíg a tényleges adatmozgás vertikális irányú, addig az egyes rétegek úgy működnek, minthe horizontális lenne. Amikor pl a küldô szállítási réteg üzenetet kap a viszonyrétegtôl, egy fejrészt

csatol hozzá és a vevôoldali szállítási rétegnek küldi. A szállítási réteg szemszögébôl az a tény, hogy az üzenetet végül is a hálózati rétegnek kell átadnia a saját gépén, csupán lényegtelen technikai kérdés. OSI szolgálatok Az OSI modell egyes rétegeinek valódi feladata az, hogy szolgálatokat biztosítson a fölöttük lévô rétegek számára. Az egyes rétegekben lévô aktív elemeket funkcionális elemeknek vagy entitásoknak nevezzük. Lehet szovtvervagy hardverelem Az azonos rétegben, de különbözô gépeken lévô elemeket funkcionális társelemnek nevezzük. A 7 réteg elemeit alkamazási funkcionális elemeknek, a megjelenítési réteg elemeit megjelenítési funkcionális elemeknek stb. nevezzük Az n réteg funkcionális elemei az (n+1) rétegnek biztosítanak szolgálatokat. Ebben az esetben az n réteget szolgáltatónak, az (n+1) réteget szolgálat felhasználónak nevezzük. A szolgálatok SAP-okon (Service Access Point)

keresztül érhetôk el, minden SAP egyedi azonosító címmel rendelkezik. Két réteg közötti információcsere érdekében szükséges egy, a rétegek közötti interfésszel kapcsolatos szabályhalmaz. Egy tipikus interfészen az (n+1) rétegbeli funkcionális elem egy IDU-t (Interface Data Unit) küld a SAP-on keresztül az n. rétegbeli funkcionális elemnek Az IDU egy SDU-ból (Service Data Unit) és valamilyen vezérlôinformációból (Interface Controll Information) áll. A vezérlôinformáció nem része az adatoknak, csakis a funkcionálist elemek együttműködését segíti elô. Lehetséges, hogy elküldése érdekében az SDU-t az n- rétegbeli funkcionális elemnek több kisebb részre kell szétdarabolnia, és mindegyikhez külön fejrészt rakva független PDU-ként (Protocoll Data Unit) kell tovább küldenie. A PDU fejrészeket a funkcionális társelemek használják protokolljaik végrehajtásához. A rétegek két különbözô tipusú szolgálatot

kínálhatnak a felsôbb rétegeknek: 1. összeköttetésalapú szolgálat: ennek használatához felépítjük, használjuk, majd lebontjuk az összeköttetést Egy összeköttetés alapvetô tulajdonsága, hogy amit az egyik végén beadunk, a másik oldalon ugyanúgy, ugyanabban a sorrendben jön ki. 2. összeköttetésmentes szolgálat: az üzenetek a címzett teljes címét tartalmazzák, és egymástól teljesen függetlenül kézbesítik azokat. Elôfordulhat, hogy egy késôbb küldött üzenet megelôzi a korábban küldöttet 8 Egyes szolgálatok abban az értelemben megbízhatóak, hogy nem vesztenek el adatot. Ezt úgy szokás megvalósítani, hogy a vevô minden egyes megérkezett üzenetre nyugtát küld, így az adó biztos lehet az üzenetküldés sikerében. A nyugtázási mechanizmus pluszmunkát és késleltetést jelent, gyakran érdemes alkalmazni (pl. állománytovábbítás), máskor szükségtelen (pl digitális hangátvitelnél megengedhetetlen) A

megbízható, összeköttetésalapú hálózatnak két variánsa van: - üzenetsorozat: az üzenethatárok megmaradnak; - byte-folyam: nincsenek üzenethatárok. Nem minden alkalmazás igényel összeköttetést, amire szükség van az az, hogy egyetlen üzenetet, ha nem is teljes garanciával, de nagy valószínűséggel kézbesíteni lehessen. A nyugtázatlan, összeköttetésmentes szolgálatot datagram szolgálatnak nevezik. Amikor a megbízhatóság alapvetô követelmény, a nyogtázott datagram szolgálat a megfelelô. Egy további szolgálat a kérés-felelet szolgálat, ebben az adó egy kérést tartalmazó datagramot küld, amelyre ugyancsak datagram csomagban kapja a választ. Egy szolgálatot formálisan primitívek (műveletek) halmazával írhatunk le. E primitívek határozzák meg, hogy a szolgálat milyen tevékenységeket képes végrehajtani, vagy milyen jelentést tegyen egy másik funkcionális társelem által végrehajtott tevékenységrôl. Az OSI modellben a

primitíveket négy osztályba sorolták: 1. kérés: egy funkcionális elem valamilyen tevékenység végrehajtását kéri; 2. bejelentés: egy funkcionális elemet informálni kell egy eseményrôl; 3. válasz: egy funkcionális elem válaszolni akar egy eseményre; 4. megerôsítés: egy funcionális elemet informálni kell kérésérôl A primitíveknek lehetnek (általában vannak is) paraméterei. Az egyeztetés reészletei az adott protokoll részét képezik. A szolgálatok lehetnek megerôsítettek és megerôsítetlenek is. Egy megerôsítet szolgálatban van kérés-, bejelentés-, válasz- és megerôsítésprimitív is. Megerôsítetlen szolgálatban csak kérés és bejelentés van A CONNECT mindig megerôsített szolgálat, mert a távoli társnek bele kell egyeznie az összeköttetés létesítésébe. Az adattovábbítás ellenben mindkettô lehet attól függôen, hogy az adó igényel-e nyugtázást. Mindkét szolgálatot elterjedten használják. 9 3.

Szabványok, szervezetek, számítógépes világhálózatok A hálózatok megjelenésekor minden számítógépgyártó saját protokollal rendelkezett (az IBM-nek több mint egytucatnyi volt). Az eredmény az lett, hogy azok a felhasználók, akiktöbb gyártótól származó géppel rendelkeztek, nem tudták azokat egyetlen hálózatba összekötni. Ez vezetett el a szabványosítás szükségességének felismeréséhez. A szabványok nemcsak különbözô számítógépek kommunikációját teszik lehetôvé, de szélesítik a szabványhoz ragaszkodó termékek piacát, amely végsô soron tömeggyártáshoz, a gyártás gazdaságosságának növeléséhez, és egyéb elônyökhöz vezet. Mindezek csökkentik az árakat, és tovább növelik a szabványok elfogadhatóságát A szabványoknak két kategóriája van: 1. de facto: minden elôzetes terv nélkül, spontán váltak elfogadottá (pl IBM PC, UNIX); 2. de jure: hivatalos, valamilyen szabványosítási testület által

legalizált szabványok A nemzetközi szabványokat az ISO állítja elô, amely egy 1946-ban alapított, önként szervezôdô, nem államközi szerzôdésen alapuló szervezet. Tagjai a 89 tagállam szabványügyi hivatalai: ANSI (US), BSI (Nagy-Brittania), AFNOR (Franciaország), DIN (Németország) és még további 85 szervezet. Az ISO legkülönbözôbb témákban bocsát ki szabványokat. Közel 200 Technikai Bizottsága (TC) van, ezeket létrejöttük sorrendjében sorszámozzák. A TC97-es bizottság foglalkozik számítógépekkel és információfeldolgozással Minden TC-nek vannak albizottságai (SC), amelyek további munkacsoportokra (WG) oszlenek. Az igazi munkát a munkacsoportokban több mint 100,000 önkéntes végzi. Az ISO szabványelfogadási eljárása a lehetô legszélesebb körű egyetértés elérésén alapul. Ha valamelyik nemzeti szabványügyi szervezet úgy érzi, hogy valamely területen szabványra lenne szüksége, akkor megalakul egy WG, amelynek az a

feladata, hogy egy javaslet tervezetet (Draft Proposal) készítsen. A DP-t ezután minden tagtestületnek eljuttatják, amelyeknek hat hónapjuk van a kritikai észrevételek megtételére. Ha a tervezet túlnyomó többségét jóváhagyják, akkor belôle egy javított dokumentum, az ún. Draft International Standard készül. Ezt véleményezésre és szavazásra ismét közkézre bocsátják E kör eredményétôl függôen készítik elô, hagyják jóvá illetve publikálják a végleges változatot, az International Standard-t. A folyamat akár több évet is igénybe vehet. 10 4. Számítógépes hálózatokban használt fizikai közegek, jellemzésük A legrégebbi, és ma is legelterjedtebb adatátviteli közeg a sodrott érpár. Ez két szigetelt, tipikusan 1 mm vastag rézhuzalból áll, melyeket spirálvonalban tekernek fel. A csavart forma az egymás mellett levô erek villamos kölcsönhatását küszöböli ki. Legelterjedtebben a távbeszélôrendszerekben

alkalmazzák Erôsítés nélkül is több kilométeres távolságra használhatók, de nagyobb távolságok áthidalására már csak ismétlôk beiktatásával alkalmasak. Analóg és digitális jelátvitelre is alkalmasak A sávszélesség a huzalok vastagságától és az áthidalandó távolságtól is függ, de sok esetben több Mbit/s-os sebesség is elérhetô néhány km-es távolságra. Megfelelô teljesítményüknek és alacsony áraiknak köszönhetôen széleskörűen használtak, és ez várhatóan így is marad még jó néhány évig. Egy másik, széles körben használt közeg a koaxális kábel. Két fajta használt: 1. 50 Ω-os (alapsávú) kábel: digitális átvitelre használják Nagy sávszélességet és kitűnô zajvédelmet eredményez. A lehetséges sávszélesség a kábel hosszától függ (egy km-es távolságon 10 Mbit/s sebesség valósítható meg). Elterjedten használják lokális hálózatokban, valamint távbeszélôrendszerekben is,

nagytávolságú adatátvitelre. 2. 75 Ω-os (szélessávú) kábel: analóg átvitelre használt, a szabványos kábeltelevíziós technikát használják; a kábelek közel 100 km-es távolságig 300 MHz-es jelek átvitelére alkalmasak. Digitális jelek átviteléhez minden interfésznek tartalmaznia kell egy konvertert. Ennek a konverter tipusától függôen 1 bit/s 1 és 4 Hz közötti sávszélességet foglal el. Egy 300 MHz-es kábel tipikusan 150 Mbit/s-os átvitelt tesz lehetôvé A számítógépeket kétféleképpen lehet koaxális kábelhez csatlakoztatni: 1. T-csatoló beillesztésével: ehhez a kábeleket ketté kell vágni a csatoló beillesztéséhez, ezért a hálózat működését fel kell függeszteni. Nagy hálózatoknál ez néha megengedhetetlen Továbbá minél több ilyen csatoló van a hálózatban, annál valószínűbb érintkezési hiba keletkezése. 2. vámpír-csatlakozás: a kábelt igen pontosan megfúrják úgy, hogy a lyuk a rézmagban végzôdjön

Ebbe a lyukba kell becsavarni a csatlakozót. Itt nem kell leállítani a hálózatot, és az érintkezési hibák sem lépnek fel, de rendkívül óvatos és pontos munkát igényel. A vámpír-csatlakozóhoz használt kábelek sokkal vastagabbak és drágábbak mint azok, amelyeket a T-csatolóhoz használnak. A legújabb optikai kutatások eredményeképpen vált lehetségessé az adatok fényimpulzusokkal történô átvitele. A fényimpulzus logikai 1-et, annak hiánya 0-t jelenti. Egy optikai átviteli rendszer három komponensbôl áll: 1. átviteli közeg: hajszálvékony, üvegbôl vagy szilikátból készült szál 2. fényforrás: LED vagy lézerdióda Mindkettô villamos áram hatására bocsát ki fényimpulzusokat 3. fényérzékelô: fotodióda, amely fény hatására villamos jeleket állít elô Az optikai szál lehet többmódusú, itt több fénysugár verôdik ide-oda a szálon belül; vagy többmódusú, ahol a szál átmérôje pont a fény hullámhossza, így a

fény egyenesen terjed. Az egymódusú szálak drága lézerdiódákat igényelnek, viszont hatékonyabbak, és alkalmasak nagyobb távolságok áthidalására is. A jelenleg kapható szálak 1 km-es távolságon 1000 Mbit/s-os átviteli sebességet érnek el. Nagyobb teljesítményű lézerek kisebb sebesség mellett, 100 km-es távolságig képesek erôsítô nélküli átvitelre. A gyűrű topológiájú hálózatokban a számítógépek kapcsolódására kétféle interfészt használnak: 1. passzív ismétlô: két, a fôszálra kapcsolódó scatlakozóból áll; az egyik végén egy fényforrás, a másik végén egy fotodióda van. A csatlakozó maga teljesen passzív, ezáltal megbízható is, mivel meghibásodása esetén nem szakítja meg a gyűrűt, csak a számítógépet kapcsolja le arról. Mivel ezek az interfészek fényt vesztenek a csatlakozóknál, így a számítógépek száma és a gyűrű mérete erôsen korlátozott. 2. aktív ismétlô: a bejövô fényt

villamos jellé alakítja, és ha a bejövô jel gyengébb az eredetinél, az ismétlô regenerálja azt. Ezután a villamos jelet ismét fénnyé alakítja és továbbküldi A számítógéphez való csatlakozást egy egyszerű rézhuzal látja el, amelyik közvetlenül a jelerôsítôbôl indul ki. Ha egy aktív ismétlô meghibásodik, akkor a gyűrű megszakad és az egész hálózat működésképtelenné válik; másrészrôl a jelek regenerálása miatt a szomszédos gépek távolsága nagyobb lehet és a gyűrű mérete sincs korlátozva. Az infravörös fényt, lézert, mikrohullámot vagy rádióhullámot használó rendszereknek nincs szükségük semilyen fizikai közegre. A lézer vagy infravörös adók és vevôk elhelyezése könnyen megoldható (például ablakba, háztetôre), nem túl költséges; a kommunikáció teljesen digitális és rendkívül irányított, amely szinte teljesen védetté teszi a külsô zavarástól és az illetéktelen megcsapolástól.

Ugyanakkor a választott hullámhossztól függôen az esô és a köd zavarhatja a kommunikációt. Nagy távolságok áthidalására elôszeretettel használják a mikrohullámú átvitelt. Az egymásnak sugárnyalábot küldô, kiemelkedô helyekre szerelt parabolaantennák több tíz kilométert is átfoghatnak. Egy közel 100 m magas 11 toronnyal már 100 km-es távolság is áthidalható. A mikrohullámú átvitelt a viharok és egyéb atmoszférikus jelenségek is befolyásolják. A legtöbb mikrohullámú vétel 2 40 GHz közé esik A távközlési műholdakat nagy, világűrben levô mikrohullámú ismétlôknek foghatjuk fel. Egy vagy több transzpondert tartalmaznak, amelyek a spektrumnak csak egy részét figyelik, felerôsítik a vett jeleket, és a beérkezô mikrohullámokkal való interferencia elkerülése érdekében más frekvencián adják újra azokoat. A kibocsátott sugárnyaláb lehet akár egész földrészeket átfogó, és pár száz km átmérôjű is.

Egy tipikus műhold 500 MHz-es sávszélességét egy tucat, 36 MHz-es sávszélességet átfogó transzponder között osztja meg. Minden transzponder egyetlen 50 Mbit/s-os adatfolyam, 800 64 kbit/s-os hangcsatorna vagy valami más kombináció kódolására alkalmas. 12 5. Adatkódolási módszerek: digitális adat, digitális jelek Bár néha egyszerű bináris jelkódolást alkalmaznak (azaz 1 V a logikai 1-re, 0 V a 0-ra), de ez a technika nem ad módot a vevônek a jelhatárok eldöntésére. Ehelyett inkább a Manchester-kódolási technikát, vagy az ezzel rokon különbségi Manchester-kódolási technikát használják. A Manchester-kódolásban minden bitperiódus két, egyenlô intervallumra osztott. A bináris 1 kódolásakor a bit elsô felében magas, a második felében alacsony feszültség van; a 0 ennek fordítottja. Mivel minden bitidôben van egy átmenet, ez lehetôvé teszi a vevônek az adóhoz való könnyű szinkronizálódását. Hátránya, hogy

kétszer akkora sávszélességet igényel, mint az egyszerű bináris kódolás. A különbségi Manchester-kódolás az alap Manchester-kódolás egy variánsa. Itt az 1-et a bitidô elején hiányzó, míg a 0-t az intervallumok elején meglévô átmenet jelenti. Középen mindkét esetben van átmenet Bonyolultabb készülékeket kíván, de jobb a zajtűrése. 13 6. Adatkódolási módszerek: digitális adat, analóg jelek Kevés, közel elhelyezkedô számítógép összekapcsolására a legegyszerűbb, ha külön kábelt fektetnek le.Ha azonban a távolság nagy, vagy sok számítógéprôl van szó, vagy a lefektetendô kábeleknek közterületeket kellene keresztezniük, akkor a magán kábelek lefektetése megfizethetetlen (továbá a legtöb országban tilos is). Következésképpen a hálózattervezôknek a már meglévô távközlési rendszerekre kell támaszkodniuk. Ezeket az eszközöket egészen más céllal tervezték: az emberi hang többé-kevésbé

felismerhetô átvitelére. A maximális adatátviteli sebessége 104 bit/s, hibaaránya pedig a használt kapcsolóeszköz korától függôen megközelítôen 1/105. A kombinált bitsebesség-hibaarány teljesítménymutató 11 nagyságrenddel jobb a helyi kábel esetében A világon 300 millió telefonkészülék van. Elvileg bármelyik bármelyiket hívhatja A megoldás legegyszerűbb módja az lenne, ha mind a 300 millió telefonhoz egy-egy rézhuzalt vezetnének; a következô megközelítés egy gigantikus központi kapcsolót tartalmazna, amelybôl minden telefonkészülékhez pontosan egy vonal futna. Mindkét elképzelés abszurd. A valóságban a távbeszélôrendszerek erôsen redundáns, többszintű hierarchiaként épülnek fel. Minden telefonkészülék két, belôle kijövô rézhuzallal rendelkezik, amelyek a legközelebbi végközpontba futnak be. A távolság rendszerint 1 és 10 km között változik. A körzetszám és a telefonszám elsô három jegye

egyértelműen kijelöl egy végközpontot (a díjszabási struktúra is ezt az információt használja). Az elôfizetôk telefonja és a végközpont közötti összeköttetést elôfizetôi huroknak nevezik. Ha két, ugyanahhoz a végközponthoz tartozó elôfizetô hívja egymást, akkor a kapcsolási mechanizmus egy tényleges villamos kapcsolatot létesít a két elôfizetôi hurok között, ami a hívás ideje alatt mindvégig fennmarad. Minden végközpontot több kimenô vonallal (helyközi trönk) kapcsolódik a szomszédos ún. távhívó központhoz. Ha a hívó és a hívott fél végközpontja ugyanabba a távhívó központba kapcsolódó helyközi trönkökkel rendelkezik, akkor a kapcsolatlétesítés a kérdéses távhívó központban megvalósulhat. Távhívó központok körzeti illetve regionális központok révén kapcsolódnak össze, és alkotnak hálózatot. A távhívó központok központi trönkökön keresztül kommunikálnak egymással. A különbözô

típusú kapcsolóközpontok száma és azok topológiája az ottani telefonsűrűségtôl függôen országról-országra változik. Távközlési célokra sokféle átviteli közeg használatos. Az elôfizetôi vonalak szigetelt rézhuzalokból állnak A központok koaxális kábelekkel, mikrohullámmal vagy hullámvezetôkkel teremtenek kapcsolatot. A lézert használó száloptikai rendszerek is egyre elterjedtebbekké válnak. Az elôfizetôi hurok egy, az elôfizetô telefonja és a végközpont között húzódó huzalpár. Ha nem lennének az alábbi problémák, akkor 1 vagy 2 Mbit/s-os forgalmat bonyolíthatna le. Az elôfizetôi hurkon váltóáramú jeleket használnak, melyek frekvenciáját szűrôkkel 300 és 3000 Hz között tartják. Ha a vonal egyik végét digitális jelekkel hajtanánk meg, akkor a túloldalon nem négyszögletes, hanem teljesen ellaposodott fel- és lefutó élekkel rendelkezô hullámformákat venne. Ez az alapsávú jelátvitelt (DC)

célszerűtlenné teszi, kivéve kis sebességen és rövid távolságokon. A jelterjedési sebesség frekvenciával történô növelése a jeltorzítást is növeli Az egyenáramú jelzés nehézségei miatt a váltóáramú jelzést használják. Az alkalmazott szinuszos vevôhullám frekvenciája 1000 és 2000 Hz között folyamatosan változik. Amplitúdójának, frekvenciájának, vagy fázisának modulálásával információt lehet átvinni. - amplitúdómodulációkor két különbözô feszültségszintet alkalmaznak a logikai 0 és 1 ábrázolására. - frekvenciamoduláláskor (nevezik frekvenciabillentyűzésnek is) két vagy több frekvenciát alkalmaznak - a legszélesebb körben hsznált fázismoduláció során a vivôhullám fázisát egyenlô idôközönként szisztematikusan 45, 135, 225, illetve 315 fokra változtatják. Minden fázisváltozás 2 bitnyi információ átvitelét jelenti. Azt az eszközt, amely bemenô jelként bitfolyamot vesz, és kimenô jelként

modulált vivôjelet állít elô (és fordítva) modemnek nevezik. A modemet a számítógép és a távbeszélôrendszer közé illesztik Néhány fejlettebb modem kombinációs technikát használ. A kéthuzalos áramkörű elôfizetôi hurok és a négyhuzalos áramkörű trönkök közötti csatlakozási pontnál visszhang keletkezhet. A visszhang kiküszöbölésére a 2000 km-nél hosszabb vonalakon visszhangelnyomókat helyeznek üzembe. A visszhangelnyomó olyan eszköz, amely észleli az egyik oldalról érkezô emberi hangot, és a másik irányból érkezô jeleket pedig elnyomja. A visszhangelnyomók rendelkeznek néhány adatkommunikációban nem kívánatos tulajdonsággal: - megakadályozzák a duplex adatátvitelt, amely még a kéthuzalos elôfizetôi hurkokon is lehetséges volna; 14 - az irányváltáskor fellépô viszonylag nagy kapcsolási idô a fél-duplex átvitelt is megakadályozza; - emberi hang, nem pedig digitális adatok kezelésére tervezték

ezeket. A problémák enyhítésére egy menekülôreteszt vezettek be: amikor a visszhangelnyomó egy tiszta 2100 Hz-es hangot érzékel, leállítja működését, és mindaddig így is marad, amíg érzékeli a vivôjelet. A legutóbbi években egy új, helyi kommunikációs lehetôség jelent meg: a kábel-TV. Egy televíziós csatorna ugyanis csak 6 MHz-et foglal a 300 MHz sávszélességgel rendelkezô kábelrendszerekbôl. Úgy tűnik, hogy a jövôben alternatív adatkommunikációs eszközzé válik. Az elôfizetôi huroktól eltérôen a kábel-TV nem csillag alakú, végközpontból kiinduló topológiát használ. Az egy helyen tömörülô TV elôfizetôk ugyanarra a kábelre csatlakoznak. 15 7. Szinkron és aszinkron adatátvitel, RS-232 RS-232 : ( vagy CCITT V.24 ) A számítógép és a terminál vagy a modem közötti interfész, a fizikai réteg szabványa. Létrehozója az Electronic Industries Association DTE : ( Data Terminal Equipment ) : adatvégberendezés,

számítógép vagy terminál. DCE : ( Data Circuit-Terminating Equipment ) : adatátviteli berendezés. Ezek kapcsolata 25 pólusú csatlakozóval . Villamos specifikáció : -3 V alatti feszültségek : bináris 1 , +4 V feletti feszültségek : bináris 0 . Kábelhossz : max. 15 m , max 20 kbit/s -os adatátviteli sebesség Védôföld (1) Adás - Transmit (2) Számítógép vagy terminál Vétel - Receive (3) Modem Adáskérés - Request to Send (4) Adásra kész - Clear to Send (5) Adat kész - Data Set Ready (6) Közös visszatérés (7) Vivôérzékelés - Carrier Detect (8) Adatterminál kész - Data Terminal Ready (20) Működése : A számítógép bekapcsoláskor aktiválja az Adatterminál kész jelet. A modem bekapcsoláskor az Adat kész jelet aktiválja. Ha a modem vivôjelet érzékel, akkor a Vivôérzékelés jelet aktiválja Az Adáskérés jel azt jelzi, hogy a terminál adatot akar küldeni. Az Adásra kész azt jelzi, hogy a modem kész az adatok fogadására

Az adás a a Transmit, a vétel a Receive tűn történik. A többi láb speciális kezelésű illetve nem használt. Eljárásinterfész : az a protokoll, amely az események érvényes sorrendjét határozza meg. Null-modem : Két számítógép soros vonalakon összekötve / modem kiiktatásával / - az egyik gép adási vonalát a másik vételi vonalára köti és viszont. Problémája: elavult, korlátai szűkösek. Próbálkozások a fejlesztésre : - RS-423-A - közös földje van minden áramkörnek. Ezt nevezik Aszimmetrikus átvitelnek / unbalanced transmission / . - RS-422-A - Minden fô áramkör két, nem közös földű vezetékkel rendelkezik / balanced transmission / . 16 9. Csomagkapcsolás, üzenetkapcsolás, vonalkapcsolás, összehasonlításuk Amikor mi vagy egy számítógép felhívunk valakit, akkor a távbeszélôrendszer kapcsolókészüléke kikeres egy fizikai teljes utat, amely a hívó fél készülékétôl egészen a hívott fél készülékéig

vezet. Ezt a technikát nevezzük vonalkapcsolásnak. Amikor egy hívás keresztülmegy egy kapcsolóközponton, akkor fizikai kapcsolat létesül az egyik kimenô vonal és a bemenô vonal között. Ha a hívás érvényre jutott, akkor a két vég között dedikált út létezik, amely a hívás élettartama alatt mindvégig fenn is marad. A vonalkapcsolás lényeges tulajdonsága, hogy a kapcsolatot fel kell építeni, mielôtt bármiféle adatot küldeni lehetne. Nagytávolságú, vagy nemzetközi hívások esetén ennek ideje akár 10 másodperc is lehet. Mielôtt az adatátvitel megkezdôdhetne, a hívójelnek egészen a hívott készülékig kell jutnia, majd onnan egy nyugtának kell viszaérkeznie. Sok számítógépes alkalmazás számára a hosszú hívásfelépülési idô megengedhetetlen. A felek között lévô fizikai ítvonalnak köszönhetôen azonban, ha a kapcsolat egyszer már felépült, akkor az adatok késleltetését már csak az elektromágneses jel terjedése

(kb. 6 ms 1000 km-enként) határozza meg, nincs torlódásveszély Egy alternatív stratégia az üzenetkapcsolás, ahol nincs elôre felépült út a küldô és a vevô között. Ehelyett, amikor az adónak van elküldendô blokkja, akkor azt az elsô kapcsolóközpont (azaz IMP) tárolja, majd késôbb továbbítja egy másik kapcsolóközpontnak, és így tovább. Az ilyen technikát használó hálózatokat tárol-továbbít hálózatoknak nevezik. Az adatblokk mérete nincs korlátozva, ami egyrészt azt jelenti, hogy az IMP-knek megfelelô tárolókapacitással kell rendelkezniük, másrészt egyetlen blokk egy IMP-IMP vonalat akár több percre is lefoglalhat. Emiatt az üzenetkapcsolási technika alkalmatlan interaktív forgalom lebonyolítására A csomagkapcsolt hálózatokban a blokkméret felülrôl erôsen korlátozott, ezáltal az IMP-k a csomagot a memóriában is tarthatják. Kiválóan használhatók interaktív forgalom kezelésére, hiszen biztosítják, hogy

egyetlen felhasználó sem sajátíthat ki egyetlen átviteli vonalat sem néhány ezredmásodpercnél tovább. További elônye az üzenetkapcsolással szemben, hogy egy több csomagból álló üzenet elsô csomagját már a második csomag teljes megérkezése elôtt el lehet kezdeni továbbítani, csökkentve ezáltal a késleltetést és növelve az átbocsátóképességet. A számítógéphálózatok többnyire csomagkapcsoltak, néha vonalkapcsoltak, de sohasem üzenetkapcsoltak. A vonalkapcsolás és a csomagkapcsolás közötti legfontosabb különbség az, hogy a vonalkapcsolás a szükséges sávszélességet statikusan elôre lefoglalja, míg a csomagkapcsolás az igényekhez mérten hol lefoglalja, hol felszabadítja azt. Vonalkapcsoláskor egy lefoglalt áramkörön kihasználatlanul maradt sávszélesség veszendôbe megy, míg csomagkapcsolásnál (mivel az áramkörök nem dedikáltak) a kihasználatlan sávszélességet olyan csomagok hasznosítják, amelyek az adott

áramkörtôl független forrástól független cél felé haladnak. Másfelôl azonban, éppen emiatt a bemenô forgalom úgy eláraszthat egy IMP-t, hogy elégtelen tárolókapacitása miatt csomagokat veszthet. A csomagkapcsolás során - a vonalkapcsolással ellentétben - az IMP-knek lehetôségük van a gyorsaság és a kódkonverzió optimalizálására. Valamilyen fokú hibajavítást is végezhetnek Néhány csomagkapcsolt hálózatban elôfordulhat, hogy a csomagok rossz sorrendben jutnak el a célhoz. A csomagok sorrendjének újrarendezése vonalkapcsolt hálózatokban sosem válhat szükségessé. A két módszer közötti végsô különbség a díjszabási algoritmusban van: a csomagkapcsolt szolgáltatók áraikat az átvitt byte-ok (vagy csomagok) számára és az összeköttetés idôtartamára alapozzák, az átvitt távolság általában nem számít (kivéve talán a nemzetközi összeköttetéseket); vonalkapcsolásnál a díjszabás csakis az idôtartamon és a

távolságon alapul. 17 10. Üzenetszórásos hálózatok közeghozzáférése Statikus csatornakiosztás: Hagyományosan FDM módszer. Ha N felhasználó van, akkor a sávszélességet N egyenlô részre osztjuk és minden felhasználó pontosan egy ilyen részt kap. Mivel minden felhasználónak külön frekvenciasávja van, nincs közöttük interferencia. Ahol kevés és rögzített számú felhasznááló van, és mindegyikük nagy terhelést eredményezô (pufferelt) forgalmat bonyolít le, ott az FDM egyszerű és hatékony csatornakiosztási mechanizmus. Ha azonban az állomások száma nagy és folyamatosan változik, vagy a forgalom nem egyenletes, hanem lökésszerűen változik (a lökésszerű forgalom és az egyenletes forgalom aránya általában 1000:1), akkor az FDM nem a legjobb megoldás: ha kevesebb mint N felhasználó kommunikál, akkor a sávszélesség jelentôs része kihasználatlanul marad; ha több mint N felhasználó van, akkor a sávszélesség

hiánya miatt néhányan nem kapnak engedélyt a csatornához való hozzáféréshez, ugyanakkor lehetséges, hogy az engedéllyel rendelkezôk közül sokan csak szórványosan és alacsony intenzitással forgalmaznak. A csatornakiosztási mechanizmusok elôfeltételei: 1. Állomás modell: N független állomást feltételez, és ezek felhasználói vagy programjai állítják elô az átviendô kereteket. Egy keret ∆t intervallum alatt való keletkezésének valószínűsége λ∆t, ahol λ egy konstans (a keret érkezési sebessége). Amikor egy keret elôállt, az állomás mindaddig blokkolódik, amíg e keretet sikeresen el nem küldte. 2. Egyetlen csatorna feltételezése: a kommunikációt egyetlen csatornán kell lebonyolítani A hardvert illetôen az állomások egyenlôek, de a protokollszoftver prioritást adhat egyeseknek. 3. Ütközés feltételezés: ha két keretet egyszerre küldenek el, akkor idôben átlapolódnak, és összekeveredet jeleket eredményeznek a

csatornán. Ezt nevezik ütközésnek Az összes állomás érzékelhet ütközést, ekkor az ütközést szenvedett keretet újra el kell küldeni. Ezen kívül más hiba nem fordulhat elô 4. a) Folyamatos idô: a keretek küldését bármelyik pillanatban el lehet kezdeni b) Résekre osztott idô: az idô diszkrét intervallumokra (résekre) van osztva, egy keret küldése mindig csak egy ilyen idôrés kezdetén kezdôdhet el. A rés tartalmazhat 0, 1, vagy több keretet, azaz lehet üres, sikeres, illetve ütközéses. 5. a) Csatornafigyelés: az állomások adás elôtt képesek megállapítani, hogy a csatornát már használja-e valaki Ha foglaltnak érzékelik a csatornát, egyik sem kezd el adni, amíg a csatorna üres nem lesz. b) Nincs csatornafigyelés: az állomások nem képesek érzékelni a csatorna foglaltságát, csak késôbb tudják megállapítani, hogy az átvitel sikeres volt-e vagy sem. Azokat a rendszereket, amelyekben a közös csatorna használata

konfliktusokat eredményezhet, versenyhelyzetes rendszereknek nevezik. ALOHA protokollok 1970 körül Norman Abramson és kollégái a hawaii egyetemen egy elegáns, új módszert terveztek a csatornakiosztási probléma megoldására. Bár Abramson ALOHA rendszernek nevezett munkáját földi telepítésű rádiós üzenetszórásnál használják, az alapötlet bármely olyan rendszerre alkalmazható, ahol koordinálatlan felhasználók egyetlen osztott csatorna hozzáférési jogáért versenyeznek. Az tiszta ALOHA rendszer alapgondolata egyszerű: engedjük a felhasználót adni, amikor csak akar. Ütközések természetesen lesznek és csomagok is elvesznek. Az üzenetszórás visszacsatolásos jellege miatt azonban a küldô a kimeneti csatorna hallgatásával mindig meg tudja állapítani, hogy az elküldött keret tönkrement-e vagy sem. Egy LAN-nál a visszacsatolás azonnali; egy műholdnál viszont csak 270 ms késleltetés után szerezhet tudomást az átvitel

sikerességérôl. Ha a keret megsérült, akkor a küldônek véletlenszerű ideig várnia kell az újraadás megkezdése elôtt. A csatorna kihasználtsága legfeljebb 18%-os lehet 1972-ben Roberts olyan módszert publikált (réselt ALOHA), amellyel egy ALOHA rendszer kapacitása megkétszerezhetô. Javaslata szerint az idôt diszkrét szeletekre kell osztani, az intervallumok hosszúsága a keretidôhöz igazodik. A felhasználók szinkronizálásának egyik módja az, hogy egy kijelölt állomás az intervallumok elején speciális jelet küld a többi állomásnak. A termináloknak az adás megkezdése elôtt meg kell várniuk a következô idôrés kezdetét. Helyi hálózatok protokolljai 18 Helyi hálózatban az állomások érzékelhetik más állomások tevékenységét, így viselkedésüket azokhoz igazíthatják, így jobb csatornakihasználtságot eredményezhetnek Azokat a protokollokat, amelyekben az állomások figyelik a csatornán áramló jeleket, és ennek

megfelelôen cselekszenek csatornafigyelô protokolloknak nevezik. Több ilyen protokoll létezik: 1. 1-perzisztens CSMA (Carrier Sense Multiple Access - csatornafigyelô töbszörös hozzáférés) Amikor egy állomás adni készül, elôször belehallgat a csatornába, hogy eldönthesse folyik-e rajta átvitel vagy sem. Ha a csatorna foglalt, az állomás addig vár, amíg üres nem lesz, majd elküldi a keretet. A protokoll teljesítôképességét nagymértékben befolyásolja a terjedési késleltetés: ha az elsô állomás által küldött jel nem éri el a másodikat, akkor az tétlennek érzékelve a csatornát szintén elkezd adni, így ütközés áll elô. Minél hosszabb a késleltetés, annál rosszabb lesz a protokoll teljesítôképessége 2. nemperzisztens CSMA Küldés elôtt az állomások figyelik a csatornát Ha senki sem ad, csak akkor kezdhetnek el adni. Ha azonban a csatorna foglalt, akkor az állomások nem folyamatosan figyelik a csatoornát, ehelyett inkább

véletlenszerű ideig várnak, és csak azután kezdik el ismét az algoritmust. Jobb csatornakihasználtságot eredményez az 1-perzisztens CSMA-nál. 3. p-perzisztens CSMA Réselt csatornát alkalmaz Amikor egy állomás küldésre kész állapotba kerül, elkezdi figyelni a csatornát. Ha az tétlen, akkor p valószínűséggel elkezd adni, de q=1-p valószínűséggel visszalép az adástól és megvárja a következô rést. Ha a következô rés szintén tétlen, akkor ismét ad vagy visszalép p ill q valószínűségekkel. Ez a folyamat addig folytatódik, amíg vagy a keret átvitelre nem kerül, vagy egy másik állomás el nem kezd adni. Az utóbbi eset ugyanolyan hatású, mintha ütközés következett volna be Ha az állomás már kezdetben érzékeli a csarűtorna foglaltságát, akkor a következô résig vár, és ott kezdi el az elôzô algoritmust. A perzisztens és nemperzisztens protokollok egyértelmű elôrelépést jelentenek az ALOHA rendszerhez képest, hiszen

az állomások nem kezdenek el adni akkor, amikor érzékelik, hogy a csatorna foglalt. További fejlôdés az, ha az állomások az ütközés érzékelése után már nem folytatják adásukat. A sérült keretek küldésének abbahagyása idôt és sávszélességet takarít meg. Ezt a protokollt CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Colosion Detection - ütközésérzékeléses CSMA) nevezik, és elterjedten használják LAN-ok közeghozzáférési protokolljaként. Miután egy állomás befejezte keretének elküldését bármely olyan állomás, amely kész kerettel rendelkezik megkísérelheti azt elküldeni. Ha két vagy több állomás kezd el egyszerre adni, ütközés következik be, ezt az állomások érzékelik, abbahagyják a küldést, majfd véletlen idejű várakozás után (feltételezve, hogy idôközben a többi állomás nem kezdett el adni) ismét küldeni próbálnak. Következésképpen e modellben versengéses és átviteli periódusok váltják egymást

(leszámítva a tétlen állapoto, amikor egyik állomás sem ad). A kódolásnak olyannak kell lennie, hogy az ütközést fel lehessen fedezni (pl. két 0 V-os jel ütközését nehéz észrevenni). Leggyakrabban Manchester-kódolást alkalmaznak Bár a csatorna valamelyik állomás általi megszerzése után mr a CSMA/CD algoritmusban sincsenek ütközések, de a versengés idôszakában elôfordulnak. Az ütközések kedvezôtlenül befolyásolják a rendszer teljesítményét, különösen akkor, ha a kábel hosszú és rövidek a keretek. Léteznek olyan protokollok is, amelyek a csatornáért folyó versenyt ütközésmentesen oldják meg, beleértve a nem versengési periódusokat is. Feltételezzük, hogy N állomás van, amelyek 0-tól (N-1)-ig sorszámozottak 1. alap bittérkép módszer: minden versengési periódus pontosan N résbôl áll Ha a 0-ás állomás adni szeretne, akkor a 0-s résben egy 1 értékű bitet küld. Ebben a résben semelyik másik állomás nem

adhat Miután minden állomás kitöltötte a megfelelô rést, mindegyik állomás pontosan tudja, hogy melyik akar adni és melyik nem. Ekkor számsorrendben elkezdenek adni. Miután az utolsó állomás is befejezte kerete elküldését egy új Nbites versengési periódus kezdôdik 2. BRAP (Broadcast Recognition Altering Priorities): amint egy állomás 1-et szúr be a résébe, azonnal el is kezdi küldeni a keretét. Az átvitel befejezése után a bittérkép lekérdezése nem a 0-ás állomásnál kezdôdik újra, hanem az átvitelt befejezô állomás után. Egy küldési engedélyt kihasználni akaró állomás minden teketória nélkül megteheti azt, míg azok az állomások, amelyek nem akarnak küldeni, egyszerűen nem töltik ki bitrésüket. 19 3. MLMA (több szintű, töbszörös hozzáférésű protokoll): egy állomás úgy jelenti be küldési szándékát, hogy címét egyedi formában körözteti. Pl N=1000 és tízes számrendszerben egy cím 3 tízes

számrendszerbeli számjegybôl áll, amelyek mindegyikét egy 10-bites csoport (dekád) ábrázolja. Ha csak egyetlen állomás akar adni, akkor a 30 bites fejrészt használva egyszerűen bejelenti magát a csatornán, majd küldeni kezd. Ha két vagy több állomás akar adni, akkor a következôképpen viselkednek: minden keretrésben az 1. dekád az állomásszám százas helyiértékű számjegyére vonatkozik. Miután az elsô dekád befejezôdött, az összes olyan állomásnak, amelyik eddig tétlen volt, mindaddig tétlennek is kell maradnia, amíg az elsô dekádban aktív állomás be nem fejezte adását. A második dekádban már csak az elsô dekádban beállított legmagasabb bitnek megfelelô elsô számjeggyel kezdôdô állomások jelenthetik be számukat stb. A 4 dekádtól a többi, még azonosítatlan állomás küldi el a címét. Végül az azonosított állomások a számuknak megfelelô sorrendben elküldik az adataikat. 4. bináris visszaszámlálás:

küldési szándékuk jelzésére az állomások a címüket bináris számként a fejrészbe írják be. A konfliktusok elkerülése érdekében amint egy állomás észreveszi, hogy egy magasabb bitpozíciójú állomás bitjét valaki 0-ról 1-re állította azonnal visszalép. Miután a gyôztes állomás elküldte címét, nincs információ arról, hogy hány állomás akart volna még adni, ezért a következô keretnél az algoritmus elôlrôl kezdôdik. E módszer csatorna-hatékonysága jobb mint a decimális MLMA módszeré ha sok lökésszerűen adó állomás van, de kissé rosszabb teljes terhelés esetén. Korlátozott versenyes protokollok Kis terheléskor a versenyhelyzetes módszerek a kedvezôbbek kis késleltetésük miatt. Ahogy a terhelés nô, egyre növekszik a csatorna megszerzésével eltöltött idô. Az ütközésmentes protokollokra éppen ennek ellenkezôje igaz: kis terheléskor nagy késleltetésük van, de ahogy a terhelés növekszik a csatorna

hatékonysága javul. Szerencsés lenne e protokollok legjobb tulajdonságait ötvözni: kis terheléskor versenyhelyzetes, nagy terheléskor ütközésmentes technikát alkalmazni. Az ilyen protokollokat korlátozott versenyhelyzetes protokolloknak nevezik. Az állomásokat elôször is csoportokra osztják. A 0-ás résért csak a 0-ás csoport tagjai versenghetnek Ha valamelyikük megszerzi a csatornát, akkor elküldi a keretét. Ha ütközés fordul elô, vagy a rés kihasználatlan maradt, akkor máris az 1-es rés és abban az 1-es csoport tagjai következnek. Az állomások megfelelô csoportra osztásával a résekre jutó versenyhelyzetek száma csökkenthetô. Az egyik szélsô eset az, amikor egy csoport csak egyetlen tagot tartalmaz; ez biztosítja, hogy ne legyen ütközés (a BRAP éppen így működik). Az ugyanahhoz a réshez tartozó állomások számát egyre növelve az ütközések valószínűsége is növekszik, de a bittérképlekérdezés hosszúsága miatt az

összes állomás esélye is zsugorodni fog. A másik határeset az, amikor minden állomás egyetlen résbe kerül (réselt ALOHA). Olyan dinamikus állomás-hozzárendelésre lenne szükség, amely kis terhelés esetén egy réshez sok, nagy terhelés esetén pedig csak néhány (esetleg egy) állomást rendelne: 1. Adaptív fabejárási protokoll: az állomások a bináris fatopológia szerint rendezettek: A B D 0 C E F G 1 2 3 4 5 6 7 Egy sikeres keretátvitelt követôen az elsô (0-ás) versengési résben az összes állomás versenyezhet a csatorna megszerzéséért. Ha az egyik megszerzi, akkor jó, Azonban ha ütközés következik be, akkor az 1-es résben már csak a B csomópont alá esô állomások versenghetnek. Ha az egyikük megszerzi a csatornát, akkor a keretet követô rés csak a C csomópont alá esô állomások számára van fenntartva. Ha viszont két vagy több B alatti állomás ütközik, akkor a 2-es résben a D csomópont állomásai

következnek. Amikor a rendszer terhelése nagy, aligha érné meg a 0-ás rést kizárólag az A állomásnak szentelni, mert ez csak abban a valószínűtlen esetben lenne ésszerű, ha pontosan egy állomás rendelkezne küldésre kész kerettel. Hasonló okokból a B és C csomópontok átugrásán is lehetne vitatkozni Minél nagyobb a terhelés, annál lejjebbi szinten célszerű kezdeni a keresést. 20 2. Urnaprotokoll: az állomások és egy urna golyói közötti megfeleltetés, a zöld golyók a kész állomásoknak, a piros golyók a kész kerettel nem rendelkezô állomásoknak feleltethetôk meg. Annak a valószínűsége, hogy n visszatevés nélkül kivett golyóból pontosan x zöld legyen:  k  N − k     x  n − x   N    n Itt k a küldésre kész állomások számát jelöli. Minket igazán az érdekel, hogy n mely értékeire lesz annak a valószínűsége maximális, hogy pontosan egy zöld golyót (x=1)

húzunk ki, mivel ez az egyetlen módja annak, hogy egy sikeres átvitel bekövetkezzen. Ez az n=N/k értékre a legjobb Az n meghatározása után a kérdés az, hogy mely állomások lesznek kiválasztva. A döntésnek osztott módon kell végbemennie, és az összes állomásnak meg kell egyeznie a kiválasztott módszerben. Több módszer ismeretes, különösen vonzó a következô: az állomások egy kör szélein numerikus sorrendben helyezkednek el. A kör szélén egy n méretű ablak jár körbe; az egyes rések során azok az állomások jogosultak adni, amelyek éppen az ablakban vannak. Ha sikeres adás volt (vagy egyáltalán nem volt), akkor az ablak n pozícióval tovább halad. Ha viszont ütközés következett be, akkor az ablak a felére zsugorodik, és ez a folyamat addig folytatódik, amíg az ütközések meg nem szűnnek. Az összes korlátozottverseny protokoll feltételezi, hogy minden egyes állomás rendelkezik egy becsléssel, amely az adni kívánó

állomások számát határozza meg. A rendszer állapotának becslésére egy módszer lehet az, hogy az állomások állapotváltozásaira egy különálló logikai csatornát tartanak fenn. Egy ilyen alcsatorna hagyományos multiplexeléssel is elôállítható. Minden állomásnak folyamatos becslést kell készítenie, amelynek értékét két esemény bekövetkezésére kell aktualizálnia: - sikeres átvitel volt: ekkor az állapot dekrementálódik. Könnyű észrevenni, mivel minden állomás könnyedén nyomon követheti a sikeres átviteleket. - egy újabb állomás vált késszé: az állapot inkrementálódik. Nehezebb követni, mivel az alcsatornán ütközés következik be, ha egyszerre két vagy több állomás került adásra kész állapotba. Ekkor valószínűségszámítással megbecsülhetô az ütközésben érintett állomások számának középértéke Ezek miatt a rendszer állapotát tükrözô futó becslés nem egész értékű, hanem folytonos értékeket

vesz fel. Mindez azonban nem probléma mindaddig, amíg n-et egészként kezeljük. 21 11. Multiplexálási módszerek: FDM, TDM, jellemzésük Mivel egy szélessávú és egy keskenysávú telefonkábel lefektetése, üzembe helyezése és fenntartása közel ugyanakkora összegbe kerül, a telefontársaságok olyan módszereket fejlesztettek ki, amelyekkel egyetlen fizikai csatornán egyszerre több beszélgetés is lebonyolítható. Ezeket két nagy csoportba oszthatjuk: 1. Frequency Division Multiplexing: a frekvenciaspektrum több logikai csatorna között van kiosztva, és az egyes felhasználóknak ezekhez a frekvenciasávokhoz kizárólagos hozzáférési joga van. A használt FDM módszerek valamennyire szabványosítottak: elterjedt szabvány pl. a 60-108 kHz-es sávba multiplexált tizenkét 4000 Hz-es hangcsatorna (3000 Hz a felhasználóknak, 500-500 Hz védôsáv). Ezt az egységet csoportnak nevezik. A 12-tôl 60 kHz-ig terjedô tartományt gyakran egy másik

csoport számára használják. Sok szolgáltató csoportra alapozva 48-56 kbit/s-os bérelt vonali szolgáltatást kínál Öt csoportot (60 hangcsatorna) multiplexálva egy fôcsoportot kapunk; a következô egység a mestercsoport, ami öt (CCITT), vagy tíz (Bell) fôcsoportból áll. Léteznek még egyéb, legfeljebb 230,000 hangcsatornát tartalmazó szabványok is. 2. Time Division Multiplexing: a felhasználók periódikusan, idôben egymás után kerülnek sorra (ciklikusan), amelyek során egy rövid idôre a teljes sávszélességgel rendelkeznek. Amikor emberek beszélgetnek, szokatlan a több perces szünet. Amikor viszont interaktív számítógépek kommunikálnak, akkor épp az ilyen szünetek természetesek. Az adatok lökésszerűen kerülnek átvitelre, és köztük akár 30 perces szünet is lehetséges. Összefoglalva: az emberek számára kis sávszélességű csatornák folyamatos használata, míg számítógépek közötti forgalomhoz nagy sávszélességű

csatornák lökésszerű használata szükséges. A jelenlegi távbeszélôhálózatot emberek, és nem számítógépek közötti kommunikáció lebonyolítására hozták létre. A TDM vagy FDM technikát használják, és közülük egyik sem alkalmas adatforgalom közvetítésére Alapvetôen más jellegű kapcsolási technikára van szükség. 22 12. Datagramm és virtuális áramkör szolgáltatás, összehasonlításuk Az OSI szabvány támogatja a hálózati rétegben mind az összeköttetésalapú, mind az összeköttetésmentes szolgálatot. Két alhálózatszervezési filozófia létezik : az egyik összeköttetéseket használ, a másik összeköttetésmentesen működik Az alhálózat belsô működését vizsgáló szövegkörnyezetben az összeköttetést virtuális áramkörnek, az összeköttetésmentes szervezés csomagjait datagrammoknak nevezik. A virtuális áramkö- röket olyan alhálózatokban használják, melyek elsôdlegesen összeköttetésalapú

szolgálatot biztosítanak. A virtuális áramkörök mögött az a gondolat húzódik meg, hogy ne kelljen minden csomagra forgalomszabályozá- si döntést hozni, ez legyen az összeköttetés része, tehát ekkor épüljön fel a forrást és a célt összekötô útvonal. A teljes forgalom ezen az úton folyik és amikor az összeköttetés lebomlik, akkor a virtuális áramkör is megszűnik. Ha a csomagoknak mindíg egy azonos útvonalon kell haladniuk az alhálózaton, akkor az IMP-knek meg kell jegyezniük hogy az aktuálisan nyitott virtuális áramkör csomagjait merre kell továbbítaniuk. Minden IMP-nek fenn kell tartania egy táblázatot, melyben nyilvántartja, melyik csomópontról érkezô milyen számú csomagot merre és milyen számon kell továbbítani. Egy új virtuális áramkör felépülésekor a hoszt azt a legkisebb aktuálisan nem használt virtuális áramköri számot rendeli hozzá. Az elküldött felépítéskérési csomagot az IMP-k nem változatlanul

adják tovább, hanem bejegyzi, hogy honnan milyen virtuális áramköri szám érkezik, és annak merre kell mennie, ehhez rendel egy új virtuális áramköri számot, ezt feljegyzi és egy ilyen módosított csomagot küld tovább. A kapcsolat lebontását jelezni kell az IMP-k felé, hogy tudják a kapcsolatot törölni a tábláikból A datagramm alhálózatokban nincs elôre meghatározott út, még ha a szolgálat összeköttetés alapú is. Az egymást követô csomagok különbözô útvonalat követhetnek, az útvonalválasztás független. Ekkor az IMP-k táblái azt tartalmazzák, amelyik meghatározza, hogy egy adott IMP eléréséhez merre kell továbbítani a csomagot. Minden csomag tartalmazza a teljes célcímet. Ha egy csomag beérkezik egy IMP-be, az kikeresi a táblázatból a megfelelô kimeneti vonalat és azon továbbküldi a csomagot változtatás nélkül. Összehasonlításuk : A virtuális áramkör lehetövé teszi, hogy a telje célcím helyett csak a

virtuáli áramkörszám szerepeljen a csomagban, ez a kis csomagú hosztok / pl. interaktív terminálok / esetén jelentôs Ennek kompenzálása az IMP-k nagyobb memóriaigénye. A tranzakciófeldolgozó rendszerek esetén viszont az útfelépítési és lebontási idôk a hatékonyságot rontó tényezôk. Adatbiztonsági szempontból a virtuális áramkörök viselkedés gyengébb : egy IMP meghibásodásakor az azon az IMP-n áthaladó összes virtuális áramkör megszakat, míg datakrammoknál csak azok a csomagok vesznek el, melyek épp az IMP várakozási sorában álltak. A datagramm lehetôvé teszi az egyenletesebb forgalomszabályozást is Kérdés Áramkör létesítés Datagramm alhálózat Nem lehetséges Virtuális áramkör alhálózat Szükséges Címzés Minden csomag tartalmazza a teljes forrás és célcímet Minden csomag rövid virtuális áramkör címet tartalmaz Allapotinformáció Az alhálózat nem hordoz állapotinformációt Minden fennálló

virtuális áramkör alhálózat táblabejegyzést követel Forgalomirányítás Minden csomag útvonala független egymástól Az útvonalválasztás az áramkör létesítésekor valósul meg, menet közben nem változik Csomóponti hibák hatása Nincs, kivéve a hiba során jelenlevô csomagokat A hibás készüléken átmenô összes virtuális áramkör megszakad Torlódásvezérlés Nehéz Könnyű, ha az egyes virtuális áramkörök számára elég puffert kehet elôre allokálni Összetettség A szállítási rétegben A hálózati rétegben Alkalmas Összeköttetésalapú és összeköttetésmentes szolgálathoz. Összeköttetésalapú szolgálathoz 23 13. Az IEEE 8023 szabvány, Ethernet hálózat Az IEEE 802.3 szabvány egy 1-perzisztens CSMA/CD LAN-t definiál Magának a szbványnak igen érdekes története van. Az igazi kezdetet Abramson ALOHA rendszere jelentette Hawaii-ban, késôbb ez a módszer csatornafigyeléssel egészült ki, és a Xerox

megépített egy 2.94 Mbit/s-os CSMA/CD rendszert, amely 1 km-es kábelen 100 személyi munkaállomást kötött össze. Ezt a rendszert Ethernetnek nevezték el Ez olyan sikeres volt, hogy a Xerox, a DEC és az Intel összefogva létrehozta a 10 Mbit/s-os Ethernet szabványt. Ez a szabvány alkotja a 802.3 szabvány alapját A publikált 8023 szabvány abban (is) különbözik az Ethernet specifikációtól, hogy egy teljes 1-perzisztens CSMA/CD rendszercsaládot ír le, 1-tôl 10 Mbit/s-os sebességig, különbözô közegekben működve. A kezdeti szabvány egy 10 Mbit/s-os, 50 Ω-os koaxiális kábelen futó alapsávú rendszer paramétereire is javaslatot tesz. Két különbözô típusú koaxális kábelt használnak elterjedten: vastag ill. vékony Ethernetet A vastag Ethernet egy sárga kerti locsolócsôre emlékeztet, amelyen 2.5 m-enként a csatlakozási pontokat megjelölték A vékony Ethernet vékonyabb és sokkal hajlékonyabb, továbbá vámpír-csatoló helyett

szabványos ipari BNC csatlakozót használ. A vékony Ethernet sokkal olcsóbb, de csak kisebb távolságok áthidalására alkalmas A két típus kompatibilis, és több módon is összekapcsolható. A szakadt kábelek, rossz megcsapolások komoly problémát okoznak. Kinyomozásukra különbözô technikákat fejlesztettek ki. Alapvetôen egy ismert alakú jelet bocsátanak a kábelre Ha a jel akadályba vagy a kábel végébe ütközik, akkor visszhang keletkezik, amely a jellel ellenkezô irányban terjed. A jel kibocsátási ls a visszhang visszaérkezési idejét precízen mérve a visszhang keletkezési helye meghatározható. Ezt a technikát idôbeli reflektrometriának nevezik. Az összes 802.3 implementáció (beleértve az Ethernetet is) Manchester-kódolást használ A bitek közepén lévô átmenet segítségével a küldô szinkronba hozhatja a vevôt. Bármelyik idôpillanatban a kábel a következô állapotok egyikében van: - 0-ás bit átvitele (alacsonyból

magasba való átmenet); - 1-es bit átvitele (magasból alacsonyba való átmenet); - tétlen (0 V). A jel magas szintjét +0.85 V, alacsony szintjét -085 V jelenti Egy szokványos Ethernet konfiguráció a következô részekbôl áll: 1. egy szorosan a kábelre erôsített adó-vevô, melynek csatlakozója szoros érintkezést teremt a kábel belsô magjával. Az adó-vevô olyan elektronikával rendelkezik, amely csatornafigyelésre és ütközésérzékelésre alkalmas. Ütközést érzékelve az adó-vevô ugyancsak érvénytelen jelet küld ki a kábelre azért, hogy a többi adó-vevô is biztosan érzékelni tudja az ütközést. 2. az adó-vevô kábel köti össze az adó-vevôt a számítógépben lévô interfészkártyával A kábel hossza maximum 50 m hosszú lehet, és 5 különállóan árnyékolt sodrott érpárt tartalmaz. Ezekbôl két pár a be- és kimenô adatok , két pár a be- és kimenô vezérlôjelek számára van kijelölve, az ötödik párral (amelyet

nem mindig használnak) a számítógép látja el árammal az adó-vevôt. Néhány adó-vevôhöz nyolc számítógép kapcsolható egyidejűleg. 3. az interfészkártya egy vezérlôcsipet tartalmaz, amely kereteket vesz illetve küld az adó-vevônek A vezérlô felelôs a kimenô keretek adatokból történô összeállításáért, a kimenô keretek ellenôrzô összegének kiszámításáért és a bejövô keretek ellenôrzô összegének ellenôrzéséért. Néhány vezérlôcsip ezenfelül még kezeli a bejövô keretek számára fenntartott pufferláncot, a kimeneti puffersort, DMA-átvitelt bonyolíthat le a hoszt számítógéppel, illetve egyéb hálózatmenedzselési feladatokat is elláthat. A 802.3 által engedélyezett legnagyobb kábelhossz 500 m A hálózat által átfogott távolság növelése érdekében az egyes kábeleket ismétlôk segítségével össze lehet kötni. Az ismétlô mindkét irányból veszi, felerôsíti és továbbítja a jeleket. A szoftver

szemszögébôl az ismétlôkkel összekötött kábelszegmensek ekvivalensek egyetlen kábellel (eltekintve az ismétlô által okozott plusz késleltetéstôl). Egy rendszer több szegmenst és több ismétlôt tartalmazhat, de nem lehet két olyan adó-vevô, amely 2.5 km-nél távolabbra helyezkedik el egymástól, illetve nem lehet olyan adó-vevô közötti út, amely négynél több ismétlôn halad keresztül. A legáltalánosabb topológia a bináris fa, de a kábelhálózatok építésének egy másik lehetséges módja az, amikor a különálló szegmenshalmazokat hidak, vagy más néven szelektív ismétlôk segítségével kötik össze. A közönséges ismétlôkkel ellentétben, amelyek a biteket azok megvizsgálása nélkül továbbítják, a hidak megvizsgálják a kereteket, és csak akkor továbbítják, ha egy másik állomás eléréséhez erre szükség van. A hidaknak ismerniük kell az állomások elhelyezkedését a szegmenseken. 24 A 802.3 MAC-protokollja

Minden keret egy 7-byte-os elôtaggal kezdôdik, amely 10101010 mintájú. E minta Manchester-kódolása, amely egy 10 Mhz-es 5.6 µs idôtartamú négyszögjel, lehetôséget biztosít a vevô órájának az adó órájához szinkronizálódására. Ezután következik a keretkezdet byte, amely a keret kezdetét jelöli az 10101011 mintával A keret két címet tartalmaz: egy célcímet és egy forráscímet. A szabvány 2 és 6 byte-os címeket is megenged, de a 10 Mbit/s-os alapsávú szabvány paraméterei csak 6 byte-os címek használatát engedélyezik. A célcím legfelsô bitje közönséges címek esetén 0, csoportcímek esetén 1 értékű. A csupa 1-esekbôl álló célcím az üzenetszóráshoz vannak fenntartva: az összes állomás veszi, és a hidak is automatikusan továbbítják. A hosszmezô az adatmezôben található byte-ok számát adja meg. A minimum 0, a meximum 1500 byte Az érvényes keretek és a szemét megkülönböztetése érdekében a 802.3 szabvány

szerint egy érvényes keretnek legalább 64 byte hosszúnak kell lennie, a célcímtôl az ellenôrzô összegig bezártan. Az utolsó mezô az ellenôrzô összeg Ez gyakorlatilag az adatok 32-bites hasítókódja, algoritmusa a ciklikus redundancia-ellenôrzésen alapul. Ha két állomás üresnek érzékkelve a kábelt egyszerre kezd el adni, akkor ütközés következik be. Minden ütközést érzékelô állomás abbahagyja adását, és a többi állomás figyelmeztetésére szándékosan zajos jelet küld egy darabig a kábelen, majd véletlenszerű ideig vár, és újra próbálkozik. A véletlenszerű várakozáshoz az ütközés után az idôt diszkrét idôintervallumokra osztják, melynek hossza a legrosszabb esetre számított körbejárási késleltetéshez igazodik. A 8023 által megengedett leghosszabb úthoz (25 km, 4 ismétlô) alkalmazkodva a résidôt 512 bitnek megfelelô hosszúra állították be, vagyis 51.2 µs-ra Az elsô ütközés után minden állomás az

újabb próbálkozás elôtt 0 vagy 1 résidônyit várakozik. Ha két ütközött állomás ugyanazt a véletlenszámot kapja, akkor ismét ütközni fognak. A második ütközés után 0, 1, 2 vagy 3 számok közül választanak. Az i ütközés után a 0 és 2i-1 közötti intervallumból kell egy számot választani, és ennek megfelelô résidônyit kell várakozniuk. Ha elérik a 10 ütközést, akkor a felsô határ az 1023-as értéken állandósul 16 bekövetkezett ütközés után a vezérlô feladja a kisérletezést, és hibajelzést ad a számítógépnek. A további hibajavítás a felsôbb rétegek feladata. Ezt az algoritmust helyettes exponenciális visszatartásnak nevezik Mivel az ütközés hiánya nem garantálja a hibátlan átvitelt, ezért a megbízhatóság érdekében a célállomásnak ellenôriznie kell az ellenôrzô összeget, és ha az hibátlan, errôl a tényrôl egy nyugtakeret elküldésérôl értesítenie kell a küldô állomást. Rendes

körülmények között ez a nyugtázás egy másik keretet igényelne, amelynek elküldése érdekében (akárcsak egy adatkeret esetén) meg kellene szerezni a csatornahozzáférési jogot. A versenyalgoritmus egy egyszerű módosításával ez elkerülhetô, és gyorsan nyugta küldhetô. Ehhez a sikeres adásokat követô versengési rések közül az elsôt a célállomás számára kell fenntartani. 25 14. Az IEEE 8024 szabvány, tokenbus hálózat A 802.3-at elterjedten használják hivatalokban, de a General Motors és más gyártásautomatizálásban érdekelt vállalatok komoly fenntartással kezelték. Ennek egyik oka a valószínűségi alapon működô MAC protokoll, ahol a legrosszabb esetnek nincs korlátja; másik ok a prioritások hiánya, ami alkalmatlanná teszi a valósidejű felhasználásokat. Egy egyszerű, kiszámítható legrosszabb esettel rendelkezô rendszer a gyűrű, amelyben az állomások egymás után következve küldik el kereteiket. Ha n

állomás van és t s-ig tart egy keret elküldése, akkor egyetlen állomásnak sem kell nt s-nál többet várnia egy keret elküldésére. A 802-es bizottság gyártásautomatizálási szakemberei a gyűrű koncepciót kedvelték, nem kedvelték viszont annak fizikai megvalósítását, mivel a gyűrűkábelben elôforduló hiba az egész hálózatot megbéníthatja, valamint a gyűrűtopológia kevéssé illeszkedik a futószalagok egyenes vonalú topológiájához. Végeredményben új szabványt fejlesztettek ki, amely a 802.3 üzenetszórásos kábelének megbízhatóságával, ugyanakkor kiszámítható legrosszabb esetbeli viselkedéssel rendelkezik. Ez a 8024 szabvány, amelyet vezérjeles sínnek (token bus) is neveznek. Fizikailag a vezérjeles sín egy lineáris vagy elrendezésű kábel, amelyre állomásokat csatlakoztatnak. Logikailag az állomások gyűrűbe szervezettek, amelyben minden állomás ismeri a bal illetve jobb oldali szomszédjának címét. Amikor a

gyűrűt üzembe helyezik, elsôként a legmagasabb sorszámú állomás küldhet Miután megtette, a küldés jogát továbbadja a közvetlen szomszédjának. Ezt egy speciális vezérlôkeret, az ún vezérjel (token) elküldésével végzi. A vezérjel a logikai gyűrű mentén körbejár Küldési joga csak a vezérjelet birtokló állomásnak van; mivel egyszerre csak egy birtokolhatja, ezért ütközés sohasem fordulhat elô. Az állomások fizikai sorrendje lényegtelen. Mivel a kábel egy üzenetszórásos közeg, ezért minden állomás minden keretet vez, de nem veszi figyelembe azt, amelyik nem neki szól. Amikor egy állomás továbbadja a vezérjelet, akkor úgy küldi el a közvetlen logikai gyűrűszomszédjának címzett vezérjelkeretet, hogy valójában nem ismeri annak fizikai helyét. Amikor az állomásokat bekapcsolják, nem kerülnek azonnal a gyűrűbe, az állomások gyűrűbe juttatása, illetve onnani törlése a MAC-protokoll hatáskörébe tartozik. A

fizikai réteghez a vezérjeles busz a kábeltelevíziózásban alkalmazott 75 Ω-os szélessávú koaxális kábelt használja. Mind az egy- mind a kétkábeles rendszer engedélyezett, fôállomással vagy anélkül Három különbözô analóg modulációs módszer engedélyezett: fázisfolytonos frekvenciabillentyűzés, fáziskoherens frekvenciabillentyűzés és a duobináris amplitúdómodulált fázisbillentyűzés. A lehetséges sebességek 15 és 10 Mbit/s. A modulációs technikák a logikai 0 és 1 ábrázolásának, illetve a kábel tétlenségének nem kizárólagos kifejezôi, létezik ugyanis további három szimbólum, amelyek hálózatvezérlési célokra fenntartottak. Mindezt összevetve a fizikai réteg teljesen inkompatibilis a 802.3-al, és sokkal bonyolultabb A vezérjeles sín MAC-protokollja A logikai gyűrű üzembehelyezésekor az állomások címszerinti csökkenô sorrendben kerülnek be a gyűrűbe. A vezérjelet szintén a megesabb című

állomásoktól az alacsonabb című állomásokig küldik. Amikor egy állomás megszerzi a vezérjelet, egy meghatározott ideig adhat, majd a vezérjelet tovább kell küldenie. Ha a keretek elég rövidek, akkor több egymást követô keret is elküldhetô. Ha egy állomás nem rendelkezik elküldendô adatokkal, a vezérjelet azonnal továbbítja. A vezérjeles sín négy prioritási osztályt definiál: 0-ást, 2-est, 4-est és 6-ost, ahol a 0-ás a legalacsonyabb, a 6-os a legmagasabb prioritású. Legkönnyebben ez úgy képzelhetô el, hoyg egy állomás belül négy alállomásra van osztva, a prioritási osztályoknak megfelelôen. Az adatok prioritásuk szerint szétválogatva a megfelelô alállomásokhoz kerülnek; minden alállomásnak saját várakozási sora van. Amikor a vezérjel megérkezik, a 6-os alállomás aktivizálódik és megkezdheti kereteinek elküldését. Amikor végzett (vagy az idôzítés lejárt) a vezérjelet belül átadja a 4-es alállomásnak,

amely idôzítésének lejártáig küldhet. Ez a folyamat addig ismétlôdik, amíg a 0-ás alállomás is el nem küldi az összes keretét, vagy idôzítése le nem jár. Ekkor a vezérjelet a következô állomásnak kell elküldeni. Az idôzítések megfelelô beállításával elérhetô, hogy a teljes vezérjel-birtoklási idô egy jól meghatározott része a 6-os prioritású forgalomé legyen. Az alsóbb prioritásoknak azzal az idôvel kell élniük, ami marad. Ha a magasabb prioritású alállomásnak nincs szüksége a rendelkezésére álló idôre, akkor az alacsonyabb prioritású alállomások felhasználhatják, így nem vész kárba. 26 A vezérjeles sín keretformátuma eléggé különbözik a 802.3 keretformátumától: 1. az elôtag (akárcsak a 8023-ban) a vevô órájának szinkronizálását segíti elô, a különbség csupán annyi, hogy itt az 1 byte elôtaghosszúság is megengedett. 2. a kezdetlejzô és a végjelzô mezô (1-1 byte) a keret

határait jelzik Mindkét mezô analóg kódolású szimbólumokat tartalmaz, amelyek a digitális 0 és 1 kódolásától jelentôsen különböznek. Így kerülik el, hogy ezek a jelek véletlenül a felhasználói adatok között is elôforduljanak. A határoló jeleknek köszönhetôen nincs szükség adathosszmezôre. 3. a keretvezérlés mezô (1 byte) az adat- és vezérlôkereteket különbözteti meg egymástól: - adatkeretek esetén a kertek prioritását hordozza. Tartalmazhat olyan jelzést is, amely a célállomást a vétel nyugtázására kötelezi. Enélkül a jelzés nélkül a célállomás nem küldhetne semmit, hiszen nnincs nála a vezérjel. - vezérlôkeretek esetén a keretvezérlés mezô a keret típusát jelöli ki. A megengedett típusok halmazát a vezérjelátadási és a különbözô gyűrűkarbantartási keretek alkotják (pl. állomások be- és kiléptetése a gyűrűbôl). 4. a célcímet és a forráscímet hordozó mezô ugyanolyan mint a 8023-ban

5. az adatmezô legfeljebb 8182 byte (6-byte-os címek esetén 8174 byte) hosszú lehet Az idôzítéseket fel lehet használni a túl hosszú keretekkel szemben, viszont kényelmes hosszú kereteket küldeni akkor, ha valósidejű a követelmény. 6. az átviteli hibák kiszűrésére az ellenôrzôösszeg mezô szolgál, ugyanazt az algoritmust használja mint a 802.3 Vezérlôkeretek, a logikai gyűrű karbantartása Keretvezérlés Név Feladat ============================================================== 00000000 Claim token Vezérjeligénylés a gyűrű inicializálása során 00000001 Solicit successor 2 Az állomások belépésének engedélyezése 00000010 Solicit successor 1 Az állomások belépésének engedélyezése 00000011 Who follows Elveszett vezérlôjelbôl való felépülés 00000100 Resolve contention Versenyhelyzet-feloldás, ha egyszerre több állomás akar belépni a gyűrűbe 00001000 Token Vezérjelátadás 00001100 Setsuccessor Az állomások

kilépésének kezelése ============================================================== Az állomások be- és kikapcsolása folytonosan elôforduló esemény, így a gyűrűbe való be- és kiléptetést meg kell oldani. A MAC alréteg protokoll részletekig menô pontossággal definiálja ennek módját úgy, hogy közben fenntartja az elôírt legrosszabb esetbeli vezérjel-körbefordulási idôt. A vezérjel birtokosa a Solicit-successor keretek egyikének elküldésével rendszeres idôközönként ajánlatot kér a gyűrűhöz nem tartozó állomásoktól. A keret a küldô és az azt követô állomás címét tartalmazza Csak az ebben a tartományban lévô állomások kérhetik beléptetésüket (a rendezettség megtartása miatt). Ha az adott résidôn belül egyetlen állomás sem ajánlkozik, akkor a válaszablak bezárul, és a vezérjel birtokosa folytatja tovább tevékenységét. Ha pontosan egy állomás kéri a belépést, akkor a beléptetés végrehajtódik, és ez

az állomás lesz a vezérjel birtokosának következô új szomszédja. Ha több állomás jelent be belépési igényt, akkor kereteik ütközni fognak és összekeverednek. A vezérjel birtokosa ezután egy Resolve-contention keret elküldésével kezdeményezi a versenyfeloldási algoritmus végrehajtását. Ez az algoritmus a bináris visszaszámlálás olyan változata, amely egyszerre csak két bitet használ. Minden állomásinterfész további két véletlenbitet kezel, ezek értéke határozza meg a 0-3 résnyi késleltetést, amelya versengés további csökkentésére hivatott. Tehát két bejelentkezni kívánó állomás csak akkor ütközik, ha ugyanazt a címet használják és véletlenbitjeik is megegyeznek. A 3 résidônyit várakozni kénytelen állomások hátrányos helyzetben maradásának megakadályozására a véletlenbitek értékei minden használat után, vagy legalább 50 µs-onként periódikusan regenerálódnak. 27 Az új állomások beléptetési

kérelmei nem befolyásolhatják a vezérjel körbefutási idejének legrosszabb esetre számolt értékét. Minden állomásban van egy idôzítô óra, amely minden vezérjeligényléskor nullázódik Amikor a vezérjel beérkezik, az óra újboli nullázása elôtt az állomás megvizsgálja az óra értékét; ha ez meghalad egy bizonyos értéket, akkor arra következtet, hogy a forgalom túl nagy, ezért ebben a körben az állomás nem fog belépési ajánlatot küldeni. Akárhány ajánlat érkezzen is, egyszerre csak egy állomás beléptetése valósulhat meg Ennek célja, hogy korlátozni lehessen a gyűrűkarbantartásra felhasználható idôt. Nagy forgalom esetén nem garantálható egy állomás gyűrűbe kerülésének maximális ideje, de ez a gyakorlatban nem lehet több néhány másodpercnél. A gyűrű elhagyása könnyű: egy X állomás, amelyet a P állomás elôz meg, és az S állomás követ, úgy lép ki a gyűrűbôl, hogy P-nek egy Set successor keretet

küld, amellyel közli, hogy ezentúl P követôje nem X, hanem S lesz. Ezután X egyszerűen abbahagyja a küldést A gyűrű üzembehelyezése az új állomások beléptetésének egy speciális esete. Amikor bekapcsolják az elsô állomást, észreveszi, hogy egy bizonyos ideje már nincs forgalom. Ezután egy Claim token keretet küld el Mivel nem észlel más, vezérjelért versengô társat, ezért létrehoz egy vezérjelet, valamint egy gyűrűt, amelynek egy tagja lesz, ez az állomás. Rendszeres idôközönként kéri új állomások belépési ajánlatát Ahogy új állomásokat kapcsolnak be, válaszolni fognak ezekre a kérésekre, és beléphetnek a gyűrűbe. Ha az elsô két állomást egyszerre kapcsolják be, akkor a vezérjel létrehozásáért folytatott küzdelmükben a protokoll a módosított bináris visszaszámlálási algoritmust és a két véletlenbitet használja. Az átviteli és hardverhibák következtében probléma lehet a gyűrűvel és a

vezérjellel is. Mi történik, ha egy állomás a vezérjelet egy működésképtelen állomásnak továbbítja? Miután a vezérjelet elküldi, figyeli a szomszédos állomást, hogy kibocsát-e vezérjelet vagy keretet. Ha nem küld semmit, akkor az állomás újabb vezérjelet küld. Ha ez is elveszik, akkor az állomás egy Who follows keretet küld el, amely a következô szomszédos állomás címét tartalmazza. Amikor a meghibásodott állomást követô állomás észrevesz egy Who follows keretet, amely az elôzô szomszédjának címét tartalmazza, akkor egy Set successor keret elküldésével válaszol, és magát nevezi meg új szomszédként. A meghibásodott állomás így kikerül a gyűrűbôl Ha nem válaszol senki a Who follows keretre, akkor elküld egy Solicit successor-2 keretet annak ellenôrzésére, hogy „él-e még valaki?”. Ezt követôen a szabványos versenyprotokoll kerül végrehajtásra, amelyben minden olyan állomás részt vehet, amely be akar

kerülni a gyűrűbe. Végül a gyűrű újra felépül Újabb probléma, ha a vezérjel birtokosa megy tönkre, és nem ereszti el a vezérjelet. Ezt a problémát a gyűrű inicializálási algoritmusa oldja meg. Minden állomás rendelkezik egy órával, amely egy keret hálózatban való megjelenésekor nullázódik. Amikor ez az óra elér egy küszöbidôt, akkor az állomás egy Claim token keretet bocsát ki, és az új vezérjel megszerzéséért verseny indul. További probléma az, ha egyszerre több vezérjel jelenik meg. Ha a vezérjelet birtokló állomás észrevesz egy másik állomástól származó vezérjelet, akkor sajátját azonnal eldobja. Ha több mint két vezérjel lenne, akkor ez a folyamat addig folytatódik, amíg újból csak egy vezérjel marad. Ha az állomások véletlenül az összes vezérjelet eldobnák, akkor az aktivitás egy vagy több állomást arra késztetne, hogy vezérjel-generálási folyamatot indítson. 28 15. Az IEEE 8025 szabvány,

token ring hálózat Gyűrűs hálózatok : kör alakú, két pont közötti kapcsolatok halmaza. Ismert a technológiai háttere, elônyei, hátránya. Az IBM a saját LAN-ját erre alapította, az IEEE egy ezzel kapcsolatos gyűrűszabványt fel is vett a 802es szabványok kózé, ez a vezérjeles gyűrű Tervezésnél alapvetô az egy bit fizikai hossza / ha R Mbit/s sebességű a hálózat, akkor 1/R ms-onként kerül ki 1 bit a közegbe. 200 m/ms-os jelterjedési sebességgel számolva egy bit kb 200/R métert foglal el a gyűrűn Tehát egy 1000 m hosszú hálózat egyszerre csak 5 bitet tartalmaz. Minden állomásnál a bitek egy átmeneti tárolóba kerúlnek, innen mennek / eretleg módosítva / tovább. A vezérjeles gyűrűben egy un. vezérjel / token / jár körbe Egy állomás csak akkor adhat, ha nála van a token, ami a vezérjeles sínhez teszi hasonlóvá. Ha nála van a token, és nincs adnivalója, akkor továbbadja a tokent, ha van adnivalója, akkor eltávolítja

a gyűrűbôl a tokent, ad, visszahelyezi a tokent, mikor az utolsó bit is visszaérkezett. 802.5 : Specialitások : A szabvány 1 vagy 4 Mbit/s -os sebességre alkalmas árnyékolt sodrott érpárat használ Az IBM verzió 4 Mbit/s sebességű. A jelek különbségi Manchester-kódolásúak A log magas és alacsony értékeket a +3.0 - 45 V és a -30 - 45 V jelek képviselik A szabvány engedi egyes speciális jelzésekre megengedi az alacsony-alacsony és magas-magas átmeneteket is, de csak vezérlési esetekre. Szakadás esetén az egész gyűrű meghal, ennek elkerülésére huzalközpontot szokás alkalmazni. A huzalközpontban a bekapcsolódásnál terelôrelék vannak, melyek a hibás állomást lekapcsolják. Ez a lekapcsolás kiváltható a gép kikapcsolásával vagy szoftveresen is / diagnosztika / . Ez nem elôírása a szabványnak, de általánosan használt eljárás Az ilyen topológia neve csillagalakú gyűrű / star-shaped ring / . A vezérjeles gyűrű

MAC-protokollja A MAC alréteg alapműködése : Amikor nincs a rendszerben forgalom, akkor a gyűrűn egy 3 byte-os vezérjel kering körbe, amíg valamelyik állomás meg nem szerzi a 2. byte egy adott bitjének 1-re állításával Ezzel az elsô 2 byte egy keretkezdet jelzôvé alakul át. Ezután az állomás egy normál adatkeret elküldését folytatja Egy állomás a vezérlôjelet legfeljebb a vezérjelátadási ideig tarthatja magánál / általában 10 ms / . Ezalatt akár több keretet is küldhet. Ha lejárt az idô, vagy már nincs mit elküldenie, akkor a vezérjelet visszahelyezi a gyűrűbe 1 1 1 SD AC ED 1 1 1 SD AC FC Vezérjel formátuma 2vagy6 Célcím 2vagy6 Nincshatár Forráscím Adat Keretvezérlés Hozzáférésvezérlés Kezdetjelzô 4 Ellenôrzô összeg 1 1 ED FS Végjelzô Keret státusz Adatkeret formátuma A kezdetjelzô és végjelzô mezôk a keret elejét és végét jelzik, az adatoktól való megkülönböztetés miatt

érvénytelen különbségi Manchester-mintákat / HH és LL / tartalmaznak. A hozzáférés vezérlô mezô tartalmazza a vezérjelet a figyelöbitet, a paritás és a lefoglalásbiteket. Az adatkeretet a vezérlôkerettôl a keretvezérlésbyte különbözteti meg. Ezeket a célcím és forráscím mezök követik, melyek ugyanazok, mint a többi 802 29 szabványban. Ezután az adatmezô következik, melynek méretét csak a vezérjelátadási idô korlátozza Az ellenôrzô összeg szintén megegyezik a többi 802 szabványéval. Új, a másik két protokollban nem létezô byte a Keretstátuszbyte. 2 kitüntetett bitje van : A és C 3 használt kombinációja : A=0 és C=0 - A célállomás nem létezik vagy nincs bekapcsolva , A=1 és C=0 - A célállomás létezik, de nem fogadta a keretet. A=1 és C=1 - A célállomás létezik és a keretet bemásolta. Mivel ezek nem szerepelnek az ellenôrzôösszegben, ezért a biztonság nôvelésére mindkét bitet kétszer küldik el.

A Végjelzô egy E bitet tartalmaz, amely akkor 1, ha vmelyik interfész hibát érzékelt az adásban ( pl. nem megengedett Manchester kód / , valamint egy olyan bitet, mely egy logikai sorozat utolsó keretét jelöli meg. Prioritáskezelés : A vezérjel kösépsô byte-jának egyik mezôje a vezérjel prioritását határozza meg. Amikor egy állomás n prioritású keretet akar kűldeni, akkor teheti, ha olyan prioritású vezérjelet kap, melynek prioritása kisebb vagy egyenlô n -nel. Egy állomás a következô vezérjel lefoglalását úgy próbálhatja megy, hogy az áthaladö keret lefoglalásbitjeit a neki megfelelô prioritásúra átírja, de ezt csak akkor teheti meg, ha a lefoglalásbitekbe még nem írtak egy nagyobb prioritást. Ezen módszer következménye, hogy a prioritás csak emelkedik. Ez nem megengedhetô, ezért a prioritást emelô állomás az emelés után köteles csökkenteni a prioritást. Ez a módszer teljesen eltér a vezérjeles sín sémájától

Karbantartás : A gyűrűben mindíg van egy felügyelô állomás - ha ez meghibásodik, akkor a helyébe egy másik állomás kerül, a versenyprotokoll alapján kiválasztva. Ha egy állomás észreveszi, hogy nincs felügyelô állomás, akkor egy Claimtoken keretet küld. Ha ez visszaérkezik, akkor ez az állomás lesz a felügyelô / ugyanez történik rendszerinduláskor / . A felügyelô feladata a gyűrű fenntartása, vezérjelvesztés figyelése, szakadási teendôk, összekeveredett keretek és árvakeretek kiszűrése. 00000000 00000010 00000011 00000100 00000101 00000110 Duplicateaddresstest Beacon Claimtoken Purge Activemonitor present Standbymonitor present Van-ekét azonoscímûállomás Gyûrûszakadásvizsgálat Próbálkozásfelügyelôvéválásra Gyûrûújraindítása Felügyelôperiodikusankibocsátja Potencionálisfelügyelôjelenlét jelzô Vezérjelvesztés ellenôrzése : A leghosszabb, vezérjel körbejárás idejére történô idôzítéssel. Ha ez

lejár, akkor a felügyelô megtisztítja a gyűrűt és új vezérjelet állít elô. A hibás kereteket érvénytelen formátumuk vagy hibás ellenôrzôösszegük után lehet felismerni. Ekkor a felügyelô szétbontja a gyűrűt, majd új vezérjelet ad ki Az árvakereteket / olyan keret, mely ki lett adva, de a kibocsátó nem tudja bevonni / a hozzáférésvezérlés mezôben levô felügyelôbit segítségével szűri ki. Ha a gyűrűbe kevés állomás van bekapcsolva, akkor a felügyelôállomás plusz késleltetéseket iktat be a gyűrűbe, hogy meglegyen a 24 bitnyi késleltetés / ekkora a vezérjel / . A hibás állomás kiszűrése a Beacon keret és a feltételezhetôen rossz állomás címének közlése segítségével történik. Ha sikerült megállapítani a hibás állomást, azt a központi terelôrelék segítségével kikapcsolja a gyűrűbôl. 30 16. Optikai szálas hálózatok, FDDI Az optikai szál elônyei a réz átviteli közeggel szemben : nagy

sávszélesség, érzéketlen az elektromág- neses zavarokra, villámlásra, könnyű, vékony, megcsapolásra érzékeny / adatvédelem / . FDDI : / Fiber Distributed Data Interface / : nagy teljesítményű optikai szálas vezérjeles gyűrű LAN, amely max. 200 km-t képes áthidalni 100 Mbit./s sebességgel, legfeljebb 1000 állomással Használha- tó önálló hálózatként ugyanúgy, mint bármely 802 LAN, de lehet egy gerinchálózat is, melyhez réz alapú hálózatok csatlakoznak / ez a nagy sávszélessége miatt lehetséges / . Újabb módosítása az FDDI-II, mely egyéb adatokat is át tud vinni Az FDDI sokmódusú szálakat használ / ld. 4 tétel / , a jeleket LED-ek generálják Ennek az alacso- nyabb költségek és az optikai szál esetleges közvetlenül a géphez történô kötése az okai. Specifikált hibaaránya : 2.5*10^10 bitenként 1 hiba. Az FDDI kábelezés két optikai szálas gyűrűbôl áll, melyek alaphelyzetben egymással ellentétes irányú

adatforgalmat folytatnak. Ha csak az egyik gyűrű sérül meg, a másikon folytatódik az adatforgalom Ha Mindkettô ugyanazon a ponton hibásodik meg, akkor a két gyűrűt a hiba elôtti és utáni helyeken összekapcsolva egy, az eredetihez képest hosszabb gyűrű használatára van lehetôség. Az FDDI két állomásosztályt definiál : az A osztályú mindkét gyűrűhöz kapcsolódik, a B osztályú csak az egyikhez. A költségek és a hibatűrés szempontja dönti el a hálózat felépítését. A fizikai réteg nem használ Manchester-kódolást, mert az 200 Mbaud-os sebességet igényelt volna, helyette a 4-az 5-bôl / 4 out of 5 / kódolást használja. Elônye, hogy sávszélességet takarít meg, de a szinkronizálást nem tartja, emiatt a keret elején egy hosszú elôtagot küld az adó a vevô órájának szinkronizálására. Követelmény a is, hogy az óráknak 0005%-on belüli pontosságúnak kell lennie Ez a pontosság a keretméretet 4500 byte-ban maximálja.

Az FDDI protokollmodellje a 802.5 protokollon alapszik A különbség az, hogy az FDDI adó nem várja meg, míg visszaér a vezérjel, hanem ahogy leadta a kereteit, új vezérjelet ad ki. Ha megvárná, míg visszaér a keret, akkor jwelentôs veszteségek lépnének föl. A keretek felépítése olyan, mint a 8025 keretei, de az FDDI-II speciális szinkronkereteket is megenged a vonalkapcsolt PCM vagy ISDN adatok számára. A MAC protokoll megköveteli, hogy minden állomás rendelkezzen egy vezérjelkörbejárási órával. A 8024-ben látotthoz hasonló prioritási rendszerrel dönti el, melyik prioritási osztály adhat az adott vezérjelmenetben. Ha a vezérjel az ütemezés elôtt van, akkor az összes prioritási osztály küldhet, ha utána, akkor csak a legmagasabb prioritású. 31 17. Adatkapcsolati réteg, keretképzés, hibavédelem, forgalomszabályozás Az adatkapcsolati réteg feladatai : jól meghatározott szolgálatinterfészt biztosítani a hálózati réteg

számára, meghatározni a fizikai rétegbôl érkezô bitek keretté csoportosításának módját, átviteli hibákat kell kezelnie, átviteli sebességet kell kezelni / a lassú vevôk "elárasztását" el kell kerülni / , kapcsolatmenedzselést kell végezni. A hálózati rétegnek biztosított szolgálat : a hálózati réteg egy bitsorozatot ad át az adatkapcsolati rétegnek, hogy az juttassa el a vevô hálózati rétegének. Három szintű adatkapcsolati szolgálat használt : 1. Nyugtázás nélküli összeköttetésmentes szolgálat , 2. Nyugtázott összeköttetésmentes szolgálat , 3. Összeköttetésalapú szolgálat 1. Ebben az esetben a forrásgép kereteket küld a célgépnek úgy, hogy a megérkezett keretekre nem vár nyugtát Nincs sem összeköttetés-létesítés, sem lebontás. Az elveszett keretek újraküldése sem történik meg Arra az esetre alkalmas, ahol nagyon kicsi a hibaarány, vagy a hibákat a felsôbb rétegek kezelik. Valósidejű

forgalom esetén használható, ahol a késve érkezô adatok rosszabbak, mint az azonnali hibásak / pl hang, képtovábbítás / .Sok LAN adatkapcsolati rétege ilyen 2. Egy lépéssel megbízhatóbb, mint az elôzô szolgálat Összeköttetés itt sincs, de minden elküldött keretre külön nyugta érkezik, innen tudja az adó, hogy a keret rendben megérkezett. Ha egy adott idôn belül nem érkezik meg a nyugtakeret, akkor vagy hibát jelzô nyugtakeret érkezik újraküldi a keretet. 3. Ez a legkifinomultabb szolgálat A forrás és a célgépek az adatküldés elôtt összeköttetést létesítenek egymással. Az összeköttetésen keresztül küldött keretek sorszámozottak, az adatkapcsolati réteg biztosítja, hogy az elküldött kereteket a célgép meg is kapja, és a keretek vételi sorrendje megegyezik az adási sorrenddel. Szakaszai : Összeköttelés felépítése, keretek átvitele, lebontás. Keretképzés : Az adatkapcsolati réteg a fizikai rétegtôl

bitfolyamokat kap, melyet keretekre kell tördelni, ellenôrzô összegeket kell képezni. Ha egy keret megérrkezik a célhoz, ott az ellenôrzô összeg kiszámításra kerül, majd ha ez különbözik a keretben levô ellenôrzô összegtôl, akkor az adatkapcsolati réteg intézkedik / hibajavítás vagy keret eldobása és újrakérése / . Bitfolyam tördelése : 4 általános módszer : 1. Karakterszámlálás , 2. Kezdö és végkarakterek karakterbeszúrással , 3. kezdôKô és --végjelzôk bitbeszúrással , 4. A fizikai réteg kódolásának megsértése Az 1. módszer szerint a keret fejrésze tartalmazza a keretben található karakterek számát Problémája : ha a karakterszámjelzô sérül, akkor a célgép kiesik a szinkronból. Emiatt ezt ritkán használják A 2 módszer a hibák utáni szinkronizálást úgy oldja meg, hogy a keret elejét és végét speciális jelekkel jelzi. / DLE STX és DLE ETX / . Amennyiben a kerethatárokat eltévesztené a celgép, csak

figyelnie kell a karaktersorozatot, és ahol egy DLE STX vagy DLE ETX van, ott szinkronizálódhat. Ha a csomagban valahol szerepelne a DLE ?TX karaktersorozat, azelé a küldôoldali adatkapcsolati réteg egy másik DLE karaktert rak, melyet a vevôoldali adatkapcsolaati réteg kivesz a karakterfolyamból. Ezt a technikát karakterbeszúrásnak nevezzük A módszer hátránya, hogy az ASCII karakterkódokhoz erôsen kötôdik. A 3 módszer erre nyújt megoldást Itt minden keret egy speciális bitmintával, a 01111110 -val kezdôdik és végzôdik. Ha az adóoldali bitsorozatban egymás után 5 db 1-es bitet érzékel, akkor automatikusan beszúr utána egy 0-t. Ugyanezt a technikát a vevôoldal is haszbnálja, így szinkronizálja magát és a bitfolyamot is vissza tudja állítani. A 4 módszer csak ott használható, ahol a fizikai réteg kódolási technikája redundáns. Pl a Manchester-kódolásnál a magas-magas és alacsony-alacsony átmenetek nem megengedettek, tehát adatot

nem vihet át, de keretvégek jelzésére kiválóan alkalmas. Ilyet használ pl. az IEEE 802 szabvány is 32 A legtöbb adatkapcsolati protokoll a karakterszámlálás és valamely más technika kombinációját hsználja. Hibavédelem : A keret kezdete és vége megvaki van jelölve, de a keretek sorrendje és a benne szereplô adatok helyessége nem biztosított. Ez elég az 1 szolgálathoz, de a többihez további feltételek szükségesek Általában a protokoll elôírja a vevônek, hogy a hozzá érkezô keretekrôl pozitív vagy negatív nyugtát tartalmazó, speciális keretet küldjön vissza az adónak. Azonban ez nem elég, mert ha egy keret elvész, akkor az adó egy örökös várakozó állapotban maradna. Ezt egy idôzítés segítségével védik ki, amely lejárta után a keret újraküldendô Ha viszont a keret megérkezett, akkor az is megtôrténhet, hogy egy vevô egy keretet kétszer kap meg. Ez viszont kivédhetô megfelelô keretsorszámok

alkalmazásával. A keretek tartalma is sérülhet, ezek a sérülések javíthatók, ha megfelelô redundanciával küldjük át az adatokat / hibajavító kód / vagy felismerhetôk, ha csak ellenôrzô kódot tartalmaz a keret / CRC, paritásellenôrzés / . Ezek mindegyike valamilyen matematikai alapú algoritmussal dolgozik. Forgalomszabályozás : alapprobléma : mit lehet akkor tenni, ha a küldô rendszeresen gyorsabban akar küldeni, mint ahogy a vevô azt fogadni tudja. Ez a sebességkorlátozás mindíg egy visszacsatolási mechanizmust takar Minden protokoll definiálja azokat a szabályokat, melyek meghatározzák, mikor küldheti a kúldô a következô keretet és hány keretet kúldhet egyszerre. 33 18. Elemi adatkapcsolati protokollok A következôkben tekintsük a fizikai,az adatkapcsolati és a hálózati rétegeket egymástól független, egymással üzenetekkel kommunikáló folyamatoknak, eltekintve azok fizikai hardveres és szoftveres megvalósításaitól.

Feltételezzük, hogy az egyik állomás egy hosszú adfatfolyamot küld a másik állomásnak egy megbízható összeköttetésalapú szolgálaton, és az adónak nem kell várnia az adat elôállítására. Az adatkapcsolati rétegre feltételezzük, hogy a hálózati rétegtôl érkezô csomagok tiszta adatok, melynek minden bitjét a vevô állomás hálózati rétegének kell továbbítani, függetlenül attól, hogy a csomag egy része vezérlôinformáció. Amikor az adatkapcsolati réteg eelfogad egy csomagot, akkor azt egy adatkapcsolati fejrész és végrész / header és trailer / hozzáadásával beburkolja, a küldô hardver kiszámítja és hozzáilleszti az ellenôrzôösszeget, majd átkerül a vevô adatkapcsolati rétegéhez, ami addig vár, míg valamilyen esemény nem történik / pl. keretérkezés / . Ekkor a hardver levizsgálja az ellenôrzôösszeget, ennek eredményérôl tájékoztatja az adatkapcsolati réteget Ha eddig sikeres volt, akkor a fizikai

rétegtôl átveszi a keretet, ellenôrzi a vezérlôinformációkat, amennyiben azok helyesek voltak, akkor levéve a vezérlôinformációkat, továbbítja a csomagrészt a hálózati rétegnek. Az adatkapcsolati fejrész sosem kerül át a hálózati réteghez ! A következôkben 3 elemi adatkapcsolati protokollt vizsgálunk : Korlátozás nélküli szimplex protokoll A legegyszerűbb protokoll. Mind a küldô, mind a vevô hálózati réteg mindíg készen áll A feldolgozási idô elhanyagolható. A pufferkapacitás végtelen A kommunikációs csatorna sosem veszt keretet / "utópia" / A protokoll két különbözô eljárásból áll : az adóból és a vevôbôl. Az adó egy végtelen ciklusban a következô 3 tevékenységet ismétli : elhoz egy csomagot a hálózati rétegtôl, összeállít egy kimenôkeretet, továbbküldi. A vevô hasonlóan a következö tevékenységeket ismétli : vár egy keretre, ha megérkezett, kiveszi a pufferbôl, az adatrészt

továbbítja a hálózati rétegnek. Csak egyirányú adatátvitelt tesz lehetôvé Szimplex megáll-és-vár protokoll Ebben a protokollban elhagyjuk azt a feltételt, hogy a vevô feldolgozási késleltetése elhanyagolható - ami ekvivalens azzal, hogy végtelen méretű puffer áll rendelkezésre. A probléma : hogyan tartsuk vissza az adót, hogy ne adjon gyorsabban, mint a feldolgozás sebessége. Egyik megoldása a problémának, ha a legrosszabb eseti idôkésleltetést építi be a protokollba a tervezô. Ez viszont erôsen rontja a hatékonyságot, csak akkor célravezetô, ha a legjobb és legrosszabb eset közel azonos. A javított megoldás : a vevô visszacsatolást nyújt az adónak Miután egy keret átkerült a vevô adatkapcsolati rétegéhez és az átadta a csomagot a hálózati rétegnek, ezután egy adat nélküli keretet küld az adónak, mellyel egy újabb csomag küldését engedélyezi. A protokoll megköveteli a küldôtôl, hogy addig várjon, míg a

nyugtázási keret meg nem érkezik. Az adatforgalom csak egyirányú, mégis szükség van egy félduplex fizikai csatornára. Szimplex protokoll zajos csatornához Ennél a protokollnál hagyjuk el a zajmentes csatornára vonatkozó feltételt. A keretek megsérülhetnek, de ezt a vevô hardvere észreveszi a CRC ellenôrzés során. A probléma megoldása : sorszámozni kell a kereteket, innen a vevô megismeri, hogy egy újraküldött keretrôl van-e szó. Akkor van erre szükség, ha a nyugtakeret elveszne / ekkor a keretben levô csomag kétszer kerülne át a hálózati réteghez / . Kérdés : hány bites sorszám szükséges ? Megoldás : Elég 1 bites is. Ha nem olyat kap, amilyet vár, kettôzöttnek tekinti és eldobja Ha olyan sorszámút kap, amilyet várt, akkor elfogadja és a sorszámbitet invertálja. Azokat a protokollokat, melyek nyugtát várnak, mielôtt a kôvetkezô keretet elküldenék PAR / Positive Acknowledgement with Retransmission / protokollnak nevezik.

Tudja kezelni az elveszett kereteket, de az idôzítést körültekintôen kell kiválasztani / túl rôvid idôzités esetén a nyugta az ismételt elküldés után érkezik meg, pedig az elsô keret is rendben megérkezett, ezek után sokminden történhet. / A késôbbi protokollokban a nyugtakeretek tartalmaznak információt arról, melyik kerethez tartoznak. A harmadik protokoll annyiban különbözik az elôzôektôl, hogy az adónak és a vevônek van egy-egy változója, melynek értékét az adatkapcsolati réteg a várakozási állapotban megjegyzi. A küldô ez alapján küldi a keretsorszámot, a vevô ez alapján ellenôrzi a keretsorrendet. Induláskor közös értékrôl indul a számlálás 34 19. Forgóablakos protokollok Az elemi adatkapcsolati protokollok egyik hibája a csak egyirányú adatátvitel. Az alkalmazások túlnyomó többsége kétirányú adatátvitelt igényel. Ennek egyik megoldása lenne a két fizikai csatorna kiépítése, viszont ez

gazdaságtalan, nem használható ki. Ésszerűbb megoldás az egy csatorna kétirányú adatátvitelre való kihasználása. Ennek a megoldásnak egy továbbfejlesztett megoldása az, hogy ha egy állomás kap egy keretet, az nem küld azonnal egy nyugtakeretet, hanem a soron következô adatkeret nyugtamezôjét használja nyugtázásra. Ezt a technikát nevezzük ráültetésnek / piggybacking / . Ha sokáig nem érkezik a hálózati rétegtôl csomag, akkor kénytelen egy nyugtakeretet küldeni, különben az adó újraküldené az egyszer már vett keretet. Minden forgóablakos protokoll valamilyen 0-tól valameddig tartó sorszámot használ a keretekhez. Ez a maximum általában 2^n-1, így a sorszámok elférnek n biten. A megáll-és-vár forgóablakos protokoll n=1-et használ, vagyis a sorszámokat 0-ra és 1-re korlátozza. Más protokolloknál nagyobb n-et is használnak Az összes forgóablakos protokoll lényege az, hogy az elküldendô keretek egymás után következô

sorszámaiból egy folyamatosan aktualizált listát tart fenn. E keretekre azt mondjuk, hogy beleesnek az adási ablakba Hasonlóképpen a vevô is fenntart egy vételi ablakot, amely az elfogadható kereteker vonatkozik. A küldési és vételi ablakok alsó és felsô határa különbözhet egymástól és méretüknek sem kell megegyezniük. Az a követelmény még mindíg megmaradt, mely szerint a protokollnak ugyanolyan sorrendben kell a csomagokat a célállomás hálózati rétegéhez juttatni, ahogy azt az adó hálózati rétegétôl megkapta. A működésük : Amikor a küldô hálózati rétegtôl egy új csomag érkezik, akkor megkapja a legmagasabb sorszámot és az ablak felsô határa is megnô eggyel. Amikor egy nyugta érkezik, akkor az ablak alsó mérete nô meg eggyel. Tehát az ablakban a nyugtázatlan keretek szerepelnek, ezeknek viszont benn kell lenniük a memóriában / az esetleges újraadás miatt / tehát az adóoldalon 2^n db. pufferre van szükség. Ha az

ablak mérete 2^n, akkor a hálózati rétegtôl meg kell tagadni a küldést az adatkapcsolati rétegnek. A vevô adatkapcsolati réteg ablaka az elfogadható keretekre vonatkozik A vevô az összes, az ablakba nem tartozó keretet eldobja. Ha egyolyan keret érkezik, amely az ablak alsó határával egyezik meg, akkor a vevô nyugtát küld és az ablakot eggyel tovább forgatja. A vevô ablakának mérete mindíg állandó Egybites forgóablakos protokoll Az elsônek adó gép átveszi az elsô csomagot a hálózati rétegtôl, összeállít egy keretet, elküldi. Amikor egy keret megérkezik a vevôhöz, akkor az ellenörzi, hogy kettôzött keret-e vagy sem. Ha a várt keret / forgóablak /, akkor a hálózati rétegnek továbbadja a benne levô csomagot és a vételi ablakot felcsúsztatja, valamint lenyugtázza. A nyugtamezô az utolsó hibátlanul vett keret sorszámát tartalmazza, tehát ha ez a szám megegyezik a küldô által aktuálisan elküldött keret sorszámával,

akkor fordulhat a következô csomagért az adó a hálózati réteghez, ha hem, akkor ennek a keretnek az elküldésévek kell újra próbálkoznia. A protokoll jó tűréssel rendelkezik a rövid idôzítés és elveszett keretek kezelése terén. Különleges helyzet áll elô abban az esetben, ha egyszerre kezdenek el adni az állomások. Ebben az esetben a keretek fele kettôzéssel jut el a címzetthez, még ha nincs is átviteli hiba Visszalépés n-nel technikát használó protokoll Amennyiben a kerettovábbítási idô és a nyugtázási idô nem elhanyagolható, akkor a hosszú körbejárási idô kedvezôtlenül befolyásolja a kihasználtságot. Ha elhagyjuk azt a korlátozást, hogy az adónak meg kell várni a nyugta megérkezését, akkor lényegesen jobb hatékonyságot érhetünk el. A megoldás lényege : az adó megállás nélkül adjon w db. keretet w helyes megválasztásával a küldô a körbejárási idôvel megegyezô ideig adhat anélkül, hogy az ablak

megtelne. Mire leadta az összes keretet, ami az ablakban elfért, akkorra az elsô nyugta megérkezett. Ez a technika a csôvonal / pipelining / A problémája a hibakezelés : mi van, ha a sor közepén egy keret hibás ? Kétféle megközelítése van a problémának : az egyik a visszalépés n-nel technika, a másik a szelektív ismétlés módszere. Az elsô a hibás keretet nem nyugtázza és az összes többi keretet eldobja Nagy hibaarány esetén ez a módszer jelentôs sávszélesség-veszteséget jelent. Ez a stratégia az 1 méretű vevôablaknak felel meg. A második technika esetén a helyes kereteket a vevô tárolja Amikor az adó észreveszi, hogy egy keret sérült, akkor csak a hibás keretet küldi újra, és a vevô a tárolt keretek miatt gyorsabban tudja továbbítani a csomagokat / sorrendben / a hálózati rétegben. Ez a stratégia 1-nél nagyobb vételi ablakot feltételez Szelektív ismétlést használó protokoll Ebben a protkollban mind a küldô mind a

vevô fenntart egy ablakot, amely az elfogadható sorszámokat jelöli ki. A küldôablak 0-tól egy Max. értékig növekedhet A vevôablak Max méretü A vevô minden ablaksorszámhoz fenntart egy puffert, melyekhez foglaltságjelzôk kapcsolódnak. Ha egy keret megérkezik,akkor a protokoll ellenôrzi, hogy a keret sorszáma az ablakba esik-e. Ha az ablakba esik és még nem vette, akkor elfogadja és tárolja. Ez független attôl, hogy a keretben a következô csomag van-e vagy sem Mindaddig tárolnia kell, míg az alacsonyabb sorszámú keretek meg nem érkeztek és azokat a hálózati rétegnek nem továbbította. Problémákat vet fel a nem sorrendtartó vétel. 35 20. Routing algoritmusok típusai : Statikus, legrövidebb út A forgalomirányító algoritmusokat két osztályba soroljuk : adaptív és nem adaptív algoritmusok. A nem adaptív algoritmusok a forgalomirányítási döntésekben nem támaszkodnak a pillanatnyi forgalom és a topológia mért vagy becsült

értékeire. Ehelyett egy A és B gép közti út elôre, off-line módon meghatározott és ez a hálözat indulásakor betöltôdik az IMP-kbe. Ezt staikus forgalomirányításnak nevezzük A legrövidebb út algoritmus a legegyszerűbb, általánosan használt forgalomirányítási algoritmus. Egy út hossza definiálható a csomópontátlépések számával vagy a kilométerekben mért távolság, vagy egyéb mértéke lehet. A hálózat gráfján az élekhez súlyokat rendelünk, ebben a gráfban a többféle legrövidebb út keresési algoritmussal kereshetjük meg a két pont közti legrövidebb kapcsolatot : Pl.: Minden csomóponthoz egy vimkét rendelünk, ami azt jelzi, hogy annak a csomópontnak a forrástól számított legrövidebb úti távolsága mennyi, és melyik volt az elôzô csomópont. Kezdetben az összes csomópont érteke végtelen Egy cimke ideiglenes vagy állandó lehet Elsô lépés a forrás csomópont állandóvá tétele, ezután megvizsgáljuk a

csomópont szomszédos csomópontjait és a távolsággal újracimkézzük. Majd azt a csomópontot is állandóvá tesszük, amelyiknek a forrástól a legkisebb a távolsága. Ezután az új álandó csomópont szomszédait kell vizsgálni Ha olyat találunk, amelynek a cimkéjébe nagyobb érték van beírva mint a zújonnan számított, akkor újra kell cimkézni a csomópontot. Majd megint keresni kell az egész gráfban a legkisebb kísérleti cimkét, ezt állandóvá tenni, . Feltételeztük, hogy csak egyetlen "legjobb út" van. Ha több, megközelítôleg egyforma jó út van, akkor a forgalom szétosztásával hatékonyságot lehet növelni. Ezt többutas forgalomirányításnak nevezzük Többutas forgalomirányítás haszbálható mind datagramm mind virtuális áramkör alhálózatokban. Datagramm alhálózatban, mikor egy csomag megérkezik egy IMP-hez, a csomag további útjának kiválasztása több lehetöség közül, az eddigi csomagok továbbítási

irányától függetlenül történik. Virtuális áramkörök esetén a felépítéskor megy végbe az útvonalkiválasztás, de a forgalomirányítás egymástól független. A többutas forgalomirányítás implementálása : Minden IMP kezel egy táblát, melyben a cél-IMP-khez tartozó legjobb, második legjob,. utak vannak megadva Az IMP a továbbítást egy megadott algoritmus szerint valamelyik táblába bejegyzett úton fogja végrehajtani. A táblázatokat a hálózat müködése elött az IMP-kbe töltik, és nem változik. 36 21. Routing algoritmusok típusai Árasztás, véletlen routing Az leszigetelt forgalomirányítás egyik extrém példája az elárasztás. Ebben a forgalomirányító algoritmusban minden beérkezô csomag minden vonalon kimegy, kivéve azon, amelyiken bejött. Ekkor viszont nagy számú kettôzött csomag keletkezik, ennek megakadályozására egy számlálôt kell elhelyezni a csomagban, melynek ért ékét minden IMP-átlépéskor

csökkenteni kell, ha ez a számláló értéke 0, akkor el kell dobni. A másik megoldás a források csomagsorszámainak nyilvántartása, ez alapján is eldönthetô, hogy egy csomag ismétlôdô vagy még nem lett továbbítva. Használata a nagy biztonságú rendszereknél fordul elô Egyik finomítása a szelektív elárasztás Ekkor az IMP csak azokra a vonalakra teszi ki a beérkezô csomagot, ami megközelítôleg jó irányba mutat. Másik nem adaptív algoritmus a véletlen séta. Ekkor az IMP egy véletlenszerűen kiválasztott vonalra teszi ki a csomagot. Ez az algoritmus is kombinálható azzal, hogy csak a nagyjából arra vezetô utak egyikére tegye ki a csomagot az IMP. 37 22. Routing algoritmusok típusai : Adaptív routing Az adaptív forgalomirányító algoritmusok úgy próbálják meghozni forgalomirányítási döntéseiket, hogy azok a topológia és az aktuális forgalom változásait tükrözzék. Három különbözô adaptív algoritmuscsalád létezik

: A centralizált forgalomirányító algoritmusok a teljes alhálózatból gyűjtött információval dolgoznak, az elszigetelt forgalomirányító algoritmusok az egyes IMP-ken futnak és csak az ott gyűjtött információkat használják. Az elosztott forgalomirányító algoritmusok globális és lokális információkat egyaránt használnak. Centralizált forgalomirányítás Valahol a hálózatban szerepel egy forgalomirányító központ / RCC - Routing Control Center / . Az IMP-k rendszeres idôközönként állapotinformációt küldenek a központnak, ami ezekbôl kiszámítja az összes IMP-pár közti optimális utakat, amit eljuttat az IMP-knek. Több súlyos problémát felvet ez az architektúra : gyorsan változó terheléseknél gyakran kell optimális utakat számolni, ez idôveszteség, nagy hálózatnál lassú a számítás, a forgalomirányító meghibásodása vagy elszakadása az egészs hálózat összeomlásár vonhatja maga után, az új táblák

továbbítása nem egyszerre történik, így az új és a még régi táblákkal dolgozó IMP-k inkozisztensen dolgoznak, IMP-k leszakadása, stb. Elszigetelt forgalomirányítás Egyik ilyen algoritmus a forró krumpli típusú forgalomirányítás. Az IMP a beérkezett csomagot a legrövidebb kimeneti sorba rakja be függetlenül attól, hogy arra kel-e menni a csomagban. Ennek módosított változata annyival tud többet, hogy a csomag címét is vizsgálja és a szóba jöhetô utak közül választja ki a legkisebb várakozási sorút, vagy a legjobb statikus súlyút, ha annak a várakozási sora nem halad meg egy küszöbértéket. Egy másik ilyen forgalomirányító algoritmus a fordított tanulás algoritmusa. Minden forrás-IMP egy számlálót is elhelyez a csomagba, amelyet minden IMP-átlépéskor növelni kell. Ha egy IMP egy forrástól olyan csomagot kap, melyben a sorszám kisebb, mint a táblázatában szerplô, akkor a táblázatot javítja és a forrás-IMP felé

irányuló forgalmat erre az útvonalra módosítja. Probléma : Az algoritmus nem ellenôrzi a túlterhelt vonalakat, emiatt az IMP-knek néha el kell felejteniük az eddig tanultakat, hogy a túlterhelések megszűnjenek. Elosztott forgalomirányítás Ennek az algoritmusnak delta forgalomirányítás a neve. Működése : Minden IMP méri az egyes vonalak "költségét" ( sorhossz, kihasználtság,.) és errôl periodikusan üzenetet küld az RCC-nek Ezt felhasználva az RCC kiszámolja az összes IMP-párra néhány legjobb utat, ait elküld az IMP-knek. Az IMP-k forgalomirányításkor bármelyik utat választhatják, akár véletlenül, akár a vonalköltségek mérési adataiból. Az utak és a költségek értékeinek változtatgatásával a hálózati operátorok a döntéshozatal helyét az RCC és az IMP közt megoszthatják. Ennek az algoritmusnak a teljesítménye jobb az elszigetelt és a centralizált algoritmusok hatékonyságánál. 38 23.

Torlódásvezérlés, forgalomszabályozás, holtpontok A torlódások elkerülésére többféle módszer ismert. Ezek egyike a pufferek elôrefoglalása Akkor használható, ha az alhálózaton beelül virtuális áramköröket használnak. Ekkor az út felépítésére vonatkozó kéréssel együtt az IMP-kben puffereket is foglal az adott virtuálsi áramkör számára. Amennyiben nincs az IMP-nek üres puffere, akkor a hívás vagy másik utat talál vagy egy foglalt jelet ad vissza a hosztnak. A virtuális áramkörökhöz állandö jelleggel hozzárendelt pufferek minden esetben lehetôvé teszik az IMP-kbe bejövô csomagok továbbításig való tárolását. Az IMP-IMP megáll-és-vár protokollnál irányonként és IMP-nként egy puffer elég egy virtuális áramkörhöz. Nyugtát csak akkor szabat küldeni az adó IMP-nek, ha a csomag továbbításra került, tehát a nyugta azt jelenti, hogy a csomag rendben megérkezett és tovább is haladt, és a yugtaadó puffere egy

újabb csomag vételére kész. Ha az IMP-IMP protokoll több függôben levô csomagot is megenged, akkor annyi puffer kell, amekkora az ablak. Ha egy virtuális áramkörhöz sok puffer tartozik, akkor a csomagkapcsolás vonalkapcsoláshoz válik hasonlóvá. Ennek az lesz a következménye, hogy az erôforrások gyengén lesznek kihasználva Ezért némely esetekben a pufferekhez érdemes egy idôzítôt kapcsolni, ami ha lejár, és a puffert közben nem használták, akkor felszabadul. A második technika ennek épp az ellenkezôje. Semmilyen erôforrást nem foglal le elôre Ha eggy csomag egy olyan IMP-hez érlezik, amely helyhiány miatt nem tudja fogadni, akkor az IMP eldobja a csomagot. Datagrammszolgálat esetén ez az alhálózat szempontjából a csomagok szabad eldobását jelentu, míg virtuális áramkörszolgálat esetén az eldobott csomagot a küldônek tárolnia kell, ezután vagy addig próbálja továbbadni, míg sikerül, vagy egy bizonyos idô után hibát jelez

a forrás IMP-nek. A csomageldobásnak is vannak szabályai Nyugtacsomagot nem szabad eldobni, hisz ezzel a puffere ürítését akadályzoná, azokat a kereteket sem érdemes eldobni, melyeknek nyugtarésze van, mert abba a pufferbe lehet elrakni, amit a nyugta kiürített. Ennek megoldása egy bemenôsori puffer fenntartása, mely mindíg csak átmeneti jelleggel foglalt, míg a tartalmát el nem teszi egy üres pufferbe.Egyéb kritériumok is vannak a pufferek kimeneti vonalhoz történô rendelésének : minden kimeneti vonalhoz tartozik egy minimális számú puffer, ezek mindíg hozzá vannak kapcsolva. Ezen kívül vannak szabad pufferek, viszont egy kimenô vonal egy bizonyos mennyiségnél több puffert nem kapcsolhat magához. Egy másik módszer a torlódásvezérlésre az izaritmikus módszer. Ez a hálózatben levô csomagok számát korlátozza, azzal, hogy csak egy adott számú csomag lehet egyszerre a hálózatban. Ezek vagy adatcsomagok vagy engedélyek, ha valaki

adni akar, akkor egy engedélyt kell bevonnia a hálózatból. Problémái : nem küszöböli ki az IMP-k túlterhelését / globálisan sosem lesz túlterhelve a rendszer, de egy-egy IMP esetleg igen / . Korlátozni kell az egyes IMP-k által birtokolható engedélyek számát, meg kell oldani az egyenletes engedélyelosztást, ellenôrizni kell az engedélyek meglétét, stb. Forgalomszabályozás : Néhany hálózat a torlódás kiküszöböléséhez forgalomszabályozási mechanizmust próbált meg alkalmazni, azonban egy hálózat teljes forgalmának szabályozását nehéz megoldani vég-vég forgalomszabályozással. Ennek az az oka, hogy a számítógépek forgalma lökésszerű, a csúcsforgalom jelentôsen nagyobb az átlagforgalomnál. Ha egy torlódásvezérlô algoritmus a csúcsforgalmat az átlag környékére kényszeríti, az a szolgálat minôségét rontja le. Ha egy forgalomszabályozási halár olyan magas, hogy a csúcsközeli forgalmat is átengedi, az a

torlódáselkerülést csak alacsony szinten tudja megvalósítani, ha egyszerre több adó próbálna meg csúcsközeli forgalmat lebonyolítani. A torlódás feloldásához a forgalomszabályozás a következô párok közti forgalomra alkalmazható : - felhasználói folyamatok / pl. virtuális áramkörönként egy függôben levô üzenet / , - hosztok, a nyitott virtuális áramkörök számától függetlenül, - forrás- és cél-IMP-k, a hosztokra való tekintet nélkül. Ezen kívül az egyszerre nyitva levö virtuális áramkörök számát is korlátozni lehet. Egy másik technika a lefojtócsomagok alkalmazása. Ha egy kimeneti vonal terhelése egy bizonyos küszöbértéket átlép, akkor figyelmeztetés állapotba kerül. Ha egy csomag érkezik, akkor az IMP megvizsgálja, hogy a hozzá tartozó kimeneti vonal figyelmeztetés állapotban van-e. Ha igen, akkor egy lefojtócsomagot küld a forrásnak, a csomagot megjelöli, hogy több lefojtócsomagot ne okozzon, és

továbbítja. Ha egy forrás hoszthoz lefojtócsomag érkezik, akkor az arra irányuló adásait csökkenti és elindít egy órát. Ha több lefojtócsomag is érkezik, akkor még csökkenti az arra induló csomagok számát, ha viszont egy sem, akkor az idôzítés lejárta után ismét rendes sebességgel kezd abba az irányba adni. 39 Holtpontok : A torlódás legsúlyosabb esete. Ekkor az egyik IMP arra vár, hogy a másik fogaddjon tôle valamit, az elôzô pedig arra vár, hogy a másik fogadjon tôle valamit. Mindkettô teljesen felfüggeszti a tevékenységét, külsô beavatkozásig így maradnak. / Ez a legegyszerübb, közvetlen tárol-és-továbbít holtpont az ennél bonyolultabb holtpontok esetén több IMP vár egymásra. / Ennek megoldása: ha a hálózat átmérôje M, akkor az egy hosztban levô pufferek száma M+1 legyen, 0-tól M-ig számozva. Egy csomag az i pufferbôl a következô hoszt i+1. pufferébe kerül Ha az M pufferbe is bekerült, akkror vagy

céljánál van vagy el lehet dobni Egy csomag akkor kelülhet be az alhálózatba, ha a hoszthoz tartozó IMP 0. puffere üres Ennek az algoritmusnak továbbfejlesztett változatánál az i. pufferbôl a csomag a kôvetlezô IMP i+1 vagy annál nagyobb sorszámú pufferébe kerülhet. Egy egész más technika szerint a csomagok idôpont szerint sorbaállítottak, és a legöregebb csomagot még annak árán is továbbítani kell, hogy egy keretet rossz irányba küldünk tovább. Egyéb holtpontszerü eseteket okozhatnak hardver illetve protokollhibák is. 40 24. Hálózatközi együttműködés Mivel többféle hálózat létezik, felmerül a probléma, hogy ezeket a hálózatokat össze kellene kötni. Azonban a hálózatok, fejlettségüktôl, kiépítésüktôl függôen egész mást tudnak, mindezt teljesen inkompatibilis módon teszik / ISO alapú vagy nem, 802 inkompatibilitások, stb. / Minden esetben a két hálózat közé egy " fekete dobozt " kell tenni,

amely elvégzi az átalakításokat. Ezeket ismétlôknek nevezik Típusai : híd, átjáró Osztályozása : kétoldali / bilateral / - csak két hálózat összekötésére alkalmas, többoldali / multilateral / - több hálózatot köt össze. A hálózatközi együttműködés az OSI modellben a hálózati réteg hatáskörébe tartozik. Ahol szükséges, ott a hálózati réteg 3 alrétegre bomlik : alhálózat-hozzáférési, alhálózatkiterjesztési, internet alrétegekre. Az alhálózat-hozzáférési alréteg célja az, hogy a használt egyedi alhálózati réteg protokollját kezelje Adat- és vezérlöcsomagokat állít elô és vesz, valamint végrehajtja a hálózati réteg szokásos funkcióit. Az alhálózatkiterjesztési alréteg feladata a különbözô szolgálatokat kínáló alhálózatok összehangolása Ezek segítségével az adathálózat az internet alréteg által megkövetelt szintre javul, OSI szintű szolgálatra képea, még ha az eredeti szolgálat nem

volt OSI alapú. Az internet réteg alapvetô feladata a csomagtovábbítás vezérlése / adja-e tovább a csomagot, ha igen, akkor merre / . Az ismétlôk csoportosíhatók aszerint, hogy melyik rétegben végzik az ismétlést : - Jelismétlô / repeater / : kábelszegmensek közti bitmásolást végez - Híd / bridge / : LAN-ok közti kerettárolást és továbbítást végez - Átjáró / gateway / : a különbözô hálózatok között áramló csomagok tárolását és továbbítását végzi - Protokollátalakító : illesztést végez magasabb rétegekben. Az ismétlôk alacsonyszintű eszközök, elektromos jelerôsítést végez, hosszú kábelszegmenseknél használják. A hidak tároló- és továbbítóeszközök. Egy híd teljes kereteket vesz és azt átadja az adatkapcsolati rétegének, mely az ellenôrzôösszegét kontrollálja. Ezután átadja a továbbító fizikai réteghez A keret fejrészét módosíthatja, de az adatrészét nem. Az átjárók hasonló

szerepűek, mint a hidak, de a hálózati rétegben helyezkednek el Lényeges különbség, hogy az átjáróval összekötött hálózatok sokkal jobban különbözhetnek egymástól, mint a híddal összekötöttek. / pl : LAN-WAN / 41 25. Hidak feladata, 802x - 802y hidak Hidak szükségességét elôidézô okok : Több részleg saját, speciális szervezésű LAN-jainak összekötése, földrajzi távolságok áthidalása, kedvezôbb terhelési viszonyok, LAN-on belüli nagy távolságok áthidalása, megbízhatóság növelése, adatbiztonság. Hidakat általában a 802 hálózatoknál használnak, ezért ennek a vizsgálata a legcélszerűbb. A 802 LAN-ok közti kapcsolatok a szabványok inkompatibilitása miatt sok problémát vetnek fel, még az azonos 802.x szabványok közti kapcsolat esetén is Elsô komoly probléma az átviteli sebességek különbözôsége. A 8023 átviteli sebessége 1 és 20 Mbit/s közti , a 8024 szabvány 1 és 10 Mbit /s közti , a 8025

szabvány 1 és 4 Mbit/s közti sebességeket engedélyez. A gyakorlatban használt sebességek : 8023 : 10 Mbit/s, 802.4 : 10 Mbit/s körül, 8025 : 4 Mbit/s Emiattt a 8023-ból érkezö keretek nem biztos, hogy olyan gyorsan továbbíthatók, ahogy érkeznek. Ugyanez felléphet a 8024-bôl 8023-ba történô adatátvitelkor, mivel a 8023 sávszélessége az ütközések miatt csökkenhet. A másik komoly probléma a keret-formátumok és méretek teljes inkompatibilitása. A csomagméretek a három szabványban teljesen különbözôek A 8023-ban általában 1518 byte, a 802.4 esetén 8191 byte, a 8025-ben a 10 ms-os vezérjeltartási idôvel 5000 byte A túl hosszú kereteket el kell dobni, nem lehet vele mást kezdeni.Egyéb speciális problémák : 802.3 => 8023 : A gondot az okozhatja, hogy a cél-LAN telített és a híd puffere megtelik Ekkor el kell dobálnia a beérkezô kereteket. Ez mindíg fellép, ha a cél-LAN 8023 802.4 => 8023 : A 8024 keretek prioritásbiteket

hordoznak, a 8023 nem Emiatt ha két 8024 kommunikál egy 802.3-on keresztül, ott a prioritásinformáció elvész A 8024 ideiglenes vezérjelátadása is problémás, ha a híd kapja meg - ilyen vezérjelet azért kap, hogy nyugtakeretet küldhessen. A híd viszont nem biztos, hogy tud nyugtakeretet küldeni. Ha küld és még nem továbbította, akkor hiba lehet, ha nem küld, akkor az adó hibát jelez Nincs rá megoldás. 802.5 => 8023 : Szintén problémás a keret fogadás és a keret érzékelés bitek kezelése 802.3 => 8024 : Szintén a prioritásbitek értelmezése problémás A lehetséges megoldás a legmagasabb prioritás adása a keretnek, hogy a késleltetésen próbáljon csökkenteni. 802.4 => 8024 : Az ideiglenes vezérjelátadás a probléma A lehetséges megoldás a keretek minél gyorsabb továbbítása, esetleg a prioritás megnövelésével. 802.5 => 8024 : A prioritásbitek értelmezési gondja jelenik meg megint A megoldás : hiába más az

értelmük, változatlanul át kell másolni ôket és majd lesz valahogy. 802.3 => 8025 : A hídnak prioritásbiteket kell generálnia 802.4 => 8025 : A túl hosszú keretek és a vezérjel ideiglenes átadása jelentik a problémákat 802.5 => 8025 : A keret érzékelve és a keret véve bitek kezelésébôl adódó problémák A 802 bizottság a három LAN szabványhoz utólag kidolgozott két, egymással inkompatibilis hídszabványt is. Az egyik a transzparens vagy feszítôfás hídszabvány. Ennek alapgondolata az, hogy a híd beépítése a hálózatba ne vonja maga után a hálózat módosítását, azaz a hidat csak be kell kötni, máris működôképes és a hálózathoz hozzá sem kell nyúlni. A híd minden hozzá kapcsolt LAN-tól minden keretet vesz Ha a keretet továbbítania kell, akkor egy Hash-táblából választja ki a kimenô hálózatot. Ezt a Hash-táblát a hálózat indulásakor építi fel a híd, amíg nincs k kerethez bejegyzés a Hash-táblában,

addig a keretek továbbítására az elárasztásos technikát alkalmazza. Minden híd helyén biztonsági okokból két hidat használnak egymással párhuzamosan Ez viszont egy olyan problémát vet fel, hogy az egymással párhuzamos hidak által elárasztásos technikával kezelt keretek a végtelenségig szaporodnak. Ennek kivédésére a hidak lekommunikálják egymás közt az épp aktuális teljes hálózati topológiát. Hátrányok : a sávszélesség kihasználtságuk nem optimális, a topológiának csak egy részét használják ki. A 8023 és a 8024 használja A másik hídszabvány a forrás általi forgalomirányítás technikáját hsználja. Ennek lényege az, hogy az algoritmus feltételezi, hogy minden keret küldôje tudja, hogy a címzett a saját LAN-on van-e vagy sem. Ha a forrásgép egy másik LAN-ra akar küldeni, akkor a célcím legfelsô bitjét 1-re állítja, valamint a keretfejrészbe olyan információt rak, ami a keret teljes útvonalát megadja. A

keret továbbítására így egyértelmű utalás van a keretben. Ha a cél helye ismeretlen, akkor a forrás egy felfedezô keretet küld szét üzenetszórással Ennek a hátránya összetett, párhuzamos hálózat esetén a keretek hatalmas felszaporodása. A 8025 használja Kérdés Orientáció Transzparencia Konfiguráció Forgalomirányítás Lokalizálás Hibák Komplexitás Transzparens híd Összeköttetésmentes Teljesen transzparens Automatikus Részben optimálsi Fordított tanulás Hidak kezelik Hidakban jelentkezik Forrás által forgalomirányított híd Összeköttetésalapú Nem transzparens Kézi Optimális Felfedezôkeretek Hosztok kezelik Hosztokban jelentkezik 42 26. Átjárók feladata, tulajdonságaik Kétféle átjáró létezik : összeköttetésalapú és összekötteésmentes hálózatok számára. Összeköttetésalapú átjárók Míg a hidak ázonos szervezet LAN-jait köti össze, addig az átjárók általában két különbözô szervezet által

birtokolt WAN-t köt össze, esetleg különbözô országokban, ez problémákat vethet fel. Az átjárót két részre hasítják, az internet alréteg két részét egy huzallal kötik össze. Mindkét felet fél-átjárónak nevezik és mindkettôt más szervezet birtokolja. Így a probléma egy, a huzalon működô, közös protokoll kiddolgozására redukálódik A fél-átjárók a közös vonalon a CCITT X.75 protokollt használják, melynek alapgondolata az, hogy egy hálózatokat átszelô kapcsolat hálózatokon belüli valamint fél-átjárótól fél-átjáróig húzódó virtuális áramkórók konkatenációjából áll. A forrás hoszttól a cél hosztig, ahol a hosztok különbözô hálózatokban vannak, 5 egymással szomszédos virtuális áramkörre bontja. Az elsô a saját hálózatban a hoszttól a fél-átjáróig tart - neve jelzésterminál vagy STE, a második a forrás hálózat fél-átjárójától a közbensô hálózat fél-átjárójáig , a hazmadik a

kôztes hálózat fogadó és adó fél-átjárói közt, a negyedik a köztes és a cél hálózat fél-átjárói közt, az ötödik a célhálózat fél-átjárója és a célhoszt között húzódik. A kapcsolatfelépítés módja a szokásos : a hoszt kiépíti a virtuális áramkört a fél-átjáróig, ami bejegyzi a viztuális áramkört a táblázatába, makd megkeezdi az áramkör kiépítését a következó fél-átjáróig stb. Az adatcsomagok útja során az egyes átjárók elvégzik a szükséges csomagformátum és virtuális áramkör konverziókat. Az adatcsomagok ugyanazt az útvonalat követik, bár a köztes áramkörök datagrammként is implementálhatók, de ez nem általános. Összeköttetésmentes átjárók A datagramm, esetleg feldarabolva a forrástól a célig hálózatokon keresztül halad. / ha szétdarabolta az adó szállítási rétege, akkor csak a vevô szállítási rétege fogja összerakni. Minden hálózatban a datagramm beágyazódik a

hálózat adatkapcsolati formátumába, de az átjárókban mindíg a datagramm jelenik meg. A maximális csomaghossz hálózatonként változó lehet, ezért ezt el kell kerüln. Erre több megoldás született, az egyetlen használható az maradt, mely szerint a csomagokat az átjárók részekre bontják, majd a kilépéskor összerakják / transzparens darabolás / , ennek minden hátrányával / holtponthelyzetek stb. / vagy nem rakják össze a hálózatból való kilépéskor, ekkor csak a célhoszt rakja össze, ennek minden problémájával. Összehasonlításuk : A konkatenált virtuális áramkör elônyei : a torlódás enyhíthetô pufferek elôrefoglalásával, sorrendhelyesség, rövid fejrészek, stb. Hátrányai : táblázatok fenntartása, nincsenek alternatív utak, hibaérzékenység. A hálózatközi datagrammszolgálat elônyei : olyan alhálózatok együttműködését is lehetôvé teszi, melyek belsôleg nem virtuális áramköröket használnak, hibatűrés,

adaptív forgalomirányító algoritmusok alkalmazhatósága. Hátrányai : nagyobb eshetôség torlódás kialakulására 43 27. Szállítási réteg, szállítási protokoll A szállítási réteg elsôdleges feladata a hálózati réteg által nyújtott szolgáltás hibamentessé tétele, a szolgálat feljavítása. Emiatt az alsó negy réteget szállítási szolgálat nyújtó, míg a felsô három réteget szállítási szolgálat használó csoportokra osztják. Emiatt a szállítási rétegnek van a legfontosabb feladata : a kapcsolat a felhasználó felé. Az OSI a hálózati szolgálat minôségét egy QOS mutatóval jelzi, amely egy komplex szolgáltatásjellemzô. Ha a hálózati szolgálat kifogástalan, akkor a szállítási rétegnek minimális funkciója van, ha viszont gyenge, akkor a szállítási rétegnek át kell hidalnia a szakadékot, ami a "tökéletes" szállítási és a gyenge hálózati szolgáltatás között van. A QOS jellemzôi :

összeköttetéslétesítési késleltetés, összeköttetéslétesítési hibavalószínűség, áteresztôképesség, átviteli késleltetés, megmaradó hibaarány, szállítási hibavalószínűség, összeköttetés-lebontási hibavalószínüség, védelem, prioritás, rugalmasság. A szállítást használó az összeköttetés kezdetekor megadja az általa kívánt és az általa még elfogadható paramereket. Ez alapján a szállítási réteg vagy már a feltételek közlésekor jelzi a teljesítés lehetetlenségét, vagy megpróbál összeköttetést létesíteni a célállomással. Ha a célállomás nem képes a kívánt szintö kommunikációt nyújtani, de a minimumfeltételeket teljesíteni tudja, akkor a forrás állomást errôl értesíti, amelynek a szállítási réteke értesíti a szolgálatkérô folyamatot a felépített kapcsolat minôségérôl. Ezt opcióegyeztetésnek nevezzük A szállítási szolgálatot két szállítási entitás közt a szállítási

protokoll valósítja meg. A szállítási protokoll számára fontos jellemzô a hálózati réteg által nyújtott szolgálat. E szolgálat minôsége szerint 3 csoportba szorolta a hálózati rétegeket : - az A kategória a csaknem tökéletes szolgálat, amelyben a csomaghibák aránya elhanyagolható, - a B kategória a gyakoribb, melyben csomagok csak ritkán vesznek el, de a hálózati réteg gyakran ad ki NRESET-eket, torlódások, hardver vagy szoftverhiba miatt, itt a szállítási protokoll feladata az új összeköttetések létesítése, a szinkronizáció fenntartása, - a C kategória, a legrosszabb minôségü halózati szolgáltatást nyújtó szolgálatok, ahol a szállítási rétegnek komplex feladatot kell elvégeznie a hibák eltakarásához. Emiatt az OSI 5 szállítási protokollosztályt javasolt : - a 0-ás osztály a legegyszerűbb. Minden kért szállítási összeköttetésre egy hálózati összeköttetést létesít, feltétezi, hogy a hálózati réteg

nem hibázik. Semmilyen forrgalomszabályozási funkciót nem végez, csak a szállítási összeköttetések létesítése, lebontása a feladata. -az 1-es osztály annyiban különbözik a 0-stól, hogy felkészült az N RESET-ek kezelésére is. Ekkor a két szállítási funkcionális elem újraszinkronizálódik és onnan folytatják, ahol a kapcsolat megszakadt. Ehhez viszont sorszámokat kell használniuk. - a 2-es osztály a 0-ástól annyiban különbözik, hogy egy hálózati összeköttetésre több szállítási összeköttetést rak rá. Ez akkor elônyös, ha nagy számú, kis forgalmat lebonyolító szállítási összeköttetés van és a hálózati összeköttetés drága / pl. helyfoglaló rendszer / - a 3-as osztály az 1-es és a 2-es kombinációja. Tudja kezelni az N-RESET-eket és a nyalábolást is Ezen túl forgalomszabályozást is tartalmaz. - a 4-es osztályt C típusú hálózattal való együttműködésre készítették fel. A legkomplexebb

felépítésű, képes kezelni az elveszett, megsérült, duplázott csomagokat, az N-RESET-eket, hálózatösszeomlást stb. 44 28. Összeköttetés menedzselése a szállítási rétegben Címzés Amikor egy szállítási rétegbeli felhasználó kapcsolatot akar létesíteni egy másik felhasználóval, akkor ki kell jelölnie a kívánt távoli felhasználót. A probléma a szállítási szolgálatelérési pontokkal ( TSAP ) oldható meg, ezekhez tudnak a folyamatok hozzákapcsolódni, ezek várnak a beérkezô összköttetésekre. A probléma az, hogy honnan tudja a küldô, hogy a vevô melyik TSAP címe milyen folyamathoz van rendelve ? Egy megoldás a statikus TSAP cím kiosztás, ez nem alkalmas olyan felhasználói folyamatok közti kapcsolatra, melyek csak ideiglenesek. Ennek egyik feloldása a kezdeti összeköttetés protokoll, ami úgy oldja meg a problémát, hogy a szolgáltatást kínáló gép egy folyamatszolgáltatóval rendelkezik, amelyen keresztül minden

folyamat kérhetô. Ha egy folyamat szolgáltatást akar igényelni, a folyamatszolgáltatót hívja a megfelelö paraméterekkel, ekkor a folyamatszolgáltató egy nem használt TSAP címre helyezi a kért folyamatot és ezt a címet közli a folyamat kéröjével. Ennek egy hátránya, hogy nem működik olyan folyamatokra, melyek a folyamatszolgáltatótól függetlenül léteznek. Ennek megoldása a névszolgáltató vagy katalógusszolgáltató Ekkor egy adott szolgálat TSAP címének megtudásához elôször kapcsolatot kell létesíteni a névszolgáltatóval, ami egy adott TSAP címen van. Ekkor egy olyan üzenetet kell küldeni a névszolgáltatónak, melyben benne van a szolgáltatás specifikációja Ekkor a névszolgáltató megadja a folyamat TSAP címét. Összeköttetés létesítés Az összeköttetésfelépítés sem egyszerű funkció, fôleg C típusú hálózatszolgálatok esetén, a csomagelvesztések és kettôzések miatt. A kettôzések kivédésére több

megoldás született, a legáltalánosabban a csomagok élettartamszabályozása használható. A háromutas kézfogás típusú kapcsolatfelvétel nem igényli az órák szinkronizáltságát. Összekötterés lebontás A lebontást három eset okozhatja : a felhasználó, a két feelhasználó egyszerre, vagy a szállítási réteg. A nem megfelelô lebontás adatvesztést eredményezhet, ezért közölni kell a kapcsolatlebontási szándékot , ennek azonban a két hadsereg probléma a nehézsége, tehát egyik folyamat sem lehet biztos abban, hogy a másik folyamat is kész a lebontásra, akárhány lebontásjelzô üzenetet is küldtek egymásnak. A használható megoldás a háromutas kézfogás és egy lebontási idôzités kombinációja. Idôzítésalapú összeköttetésmenedzselés A technika lényege az, hogy ha a küldô egy sorozat TPDU-t akar elküldeni, akkor egy összeköttetés-rekordot készít, ebben tartja nyilván az elküldött TPDU-kat, nyugtákat, stb. Ehhez

kapcsolódik egy óra, ami mindíg újraindul, ha egy újabb TPDU-t elküldött a szállítási entitás. Ha az óra lejárt, akkor az összeköttetés-rekord törlôdik. A vevô és az adó összeköttetés-rekordjainak idôzítése közt különbség van, a vevôé jöval hamarabb lejár. Minden TPDU-hoz van egy óra kapcsolva, ami az újraadást szabályozza Ha n újraadás után sem kapott nyugtát a küldô, akkor feladja. Ez a protokoll egyik lényeges eleme Egy összeköttetés-rekord csak akkor jön létre a vevôben, ha a beérkezö csomag az elsô. Ha nem az és nincs ilyen összeköttetés-rekord, akkor a vevô eldobálhatja. Ha nem sorrendhelyesen érkezett egy csomag, de van hozzá összeköttetés-rekord, akkor pufferelhetô és nyugtázható, de a nyugta nem azt jelenti, hogy minden eddigi csomag megérkezett. Forgalomszabályozás és pufferelés Ha a hálózati szolgálat B vagy C típusú, akkor az adónak az összes elküldött TPDU-t pufferelnie kell. Az A típusú

szolgálatnál lehetôség van arra, hogy ha az adó biztos abban, hogy a vevô mindent tud pufferelni, akkor neki nem kell tárolnia aazokat. A pufferek optimális kihasználására legegyszerűbb egy ciklikus sor felépítésű, dinamikus méretfoglalási lehetôseggel rendelkezô pufferkezelés. Nagy sávszélességet igénylô, egyenletes forgalomra a vevôoldali pufferelés, míg kis sávszélességű, váltakozó forgalomra a forrásoldali pufferelés elônyösebb. A szállítási protokollnak lehetôvé kell tenni a forrásnak vevôoldalon történô pufferfoglalását is Ez lehet összeköttetésenkénti vagy a két hoszt összes összeköttetésére vonatkozó is. A pufferméret változtatását is lehetôvé kell tenni. Ha a pufferméretek tetszôlegesek lehetnek, akkor az adatforgalom korlátozása csak az 45 alhálózat teljesítôképessége. Ha a forrás túl gyors, akkor az alhálózat torlódásossá válik, ennek elkerülését az adónál kell kezelni, például

az ablakméret dinamikus változtatásával. Nyalábolás A különbözô szállítási összeköttetések ugyanazon szállítási összeköttetéshez rendelését felfelé nyalábolásnak / upward multiplexing / nevezzük. Használatának oka a drága vonalkapacitás, jobb kihasználtság Gyakori, nagy sávszélességet igénylô átviteleknél több hálózati összeköttetést egy szállítási összeköttetéssként használva és a szállítási összeköttetést ciklokusan megosztva jelentôs sávszélességnövekedést érhet el. Ez a technika a lefelé nyalábolás / downward multiplexing / . Összeomlás utáni helyreállítás Az IMP összeomlások után a kapcsolatok újraépítésével és a nyugtázatlan keretek esetleges újraküldésével megoldható a hiba nélküli folytatás / ha az adó pufferelte a csomagokat / . A problémásabb az az eset, mikor hosztok omlanak össze. Ekkor ugyanis a használt protokolltól és az összeomlás bekövetkezésétöl függetlenül

mindíg van olyan nyugtázás-kimeneti sorba írás-összeomlás sorrend, amely hibás műlödést okoz. Nincs olyan protokoll, ami ezt a problémát feloldaná. / A kiírás és nyugtázás párhuzamos elvégzése lenne, de ezt nem tehetjük. / A megoldást csak egy felsôbb réteg helyreállítása adhatja, ha van elég információja hozzá 46 29. Viszonyréteg feladata, távoli eljáráshívás Feladatai : - Kölcsönhatás-menedzselés, ami azt biztosítja, hogy ha a felsôbb réteg szoftvere váltakozó irányú adatforgalmat igényel, akkor a soron következést irányítja úgy, hogy egy adatvezérjelet adogatnak az adó felek egymásnak. Mindíg csak az adhat, akinél ez a vezérjel van, ezt a másik elkérheti vagy az adó az adás végén átadja. - Szinkronizáció, ami a felsô rétegekbôl jövô adatfolyamban levô logikai hibák utáni szinkronizálódást biztosítja. Az adatfolyamot kôlcsönhatás-egységekre osztja, ezek közé fô szinkronizációs pontot, az

egységeken belül mellék szinkronizációs pontokat helyez. A fô szinkronizációs pontokat nyugtázni kell - Tevékenységmenedzselés, ami lehetôvé teszi a felhasználó számára, hogy az üzenetfolyamált tevékenységekre bontsa fel. Ehhez kapcsolódik a karanténbazárás, ami azt jelenti, hogy a célállomás csak akkor kezdi el az üzenetek feldolgozását, ha minden üzenetet vett a pufferében. A tevékenységek annyira egy egységet képeznek, hogy ha a felhasználó felfüggeszti a tevékenységet, akkor késôbb adatvesztés nélkül folytathatja. - Kivételes helyzetjelentés, ami a váratlan hibák jelzését teszi lehetôvé a másik oldal számára / protokollhiba, tesztelés, stb. / - Távoli eljáráshívás : client-server modell : a szolgáltatást kérô fél a kliens, a szolgáltató a fileserver. Az ügyfél kérések küldésével érik el az adatokat a szolgáltatón, a kommunikáció kérdés-felelet formában zajlik. A kérések implementálása pl.

egy programozási nyelvben könyvtári függvényekkel megy végbe, a távoliságot teljesen eltüntetve. Ezeket az eljárásokat csonkoknak nevezzük A csonkok végzik az üzenetküldéseket A működés implementációja : A csonk megkapja a paramétereket, összepakolja egy megfelelô üzenetbe / amit paraméterrendezésnek neveznek. / és elküldi A szolgáltatónál az üzenet a szolgáltatócsonkhoz kerül, ami meghívja a megfelelô szolgáltatóeljárást. Az eljárás lefut, az eredményt a szolgáltatócsonk visszaküldi egy üzenetben a szolgáltatást kérô csonkhoz, ami a hívó eljárásnak adja vissza az eredményt. A transzparencia tökéletesnek tűnik, azonban a paraméterátadás csak érték szerint történhet, a cím szerintinek nincs értelme. Ennek megoldására a csonk kínál megoldást, de ez egyes esetekben nem ekvivalens a helyi hívással. A másik probléma az, hogy az ügyfélcsonk honnan tudja, mit kell hívnia. Ennek feloldása egy adatbázis

segítségével lehetséges, amiben minden szolgáltatás neve és címe van feljegyezve. Az implementálás problémái : a csonk hogyan kezeli a rendszerösszeomlást, hányszor ismételtethetô egy müvelet, ha lejárt az idôzítése és nem érkezett válasz, árvák kezelése / lejárással / . 47 30. A megjelenítési réteg feladatai - Adatábrázolási problémák feloldása : Minden gépcsalád adatábrázolása, memóriakezelése más, pl. egyes és kettes komplemenses fixpontos aritmetika, normál vagy fordított sorrendű byte-folytonosság,szóhossz, stb. Ez a hálózatok közti kommunikációban jelentôs különbségeket okozhat. Az OSI ezen rétegének feladata az olyen problémák feloldása. Az ISO egy absztrakt szintaxis jelölést vezet be / ASN1 / , amivel leírhatók a rekorddefiníciók, ilyen átviteli szintaxissal mennek át a rekordok a célhoz, ami saját formájára alakítja. Elônye : szabványosított forma, kevés konverziós rutin. hátrányai :

nem tökéletes szabvány, kétszeres konverzió A másik megoldás az explicit konverzió, mikor rögtön a célgép formátumára alakul át az adat. Ennek a hátránya az adatformátumok növekedésével exponenciálisan növô konverziós rutinok száma, elôny viszont, hogy csak egyszer kell konvertálni. - Adattömörítés : a minél hatékonyabb, kisebb mennyiségű adat átvitele a célja. Megoldási technikák : Egyforrmán valószínű szimbólumok esetén egy táblázatba rakjuk a szimbólumokat, a továbbításkor csak a táblabejegyzéseket kell továbbítani. Nem egyformán gyakori szimbólumok esetén : A gyakori szimbólumoknak rövid, a ritka szimbólumoknak hosszú azonosítót adunk. A minimális kódolás általában nem érhetô el A minimálishoz közelítô megoldás a Huffmannkódolási algoritmus, melynek működése a következô : Írjuk fel az összes szimbólumot a valószínűségükkel Keressük meg a két legkisebb értékű jelöletlen csomópontot és

jelöljük meg. Bôvítsük egy új csomóponttal a listát úgy, hogy az új csomópont valószínűsége a két csomópont valószínűségének összege. Kössük össze az új csomópontot a két megjelölttel. Ezt addig folytatva, míg csak 1 jelöletlen csomópont marad, egy bináris fát kapunk. A szimbólumok kódolását úgy kapjuk, hogy miközben a fában haladunk a gyökértôl a szimbólum felé, jobbra lépéskor 1-et, balra lépéskor 0-t adunk a kódhoz. Ennél is jobb kódolási módszer az aritmetikai kódolás Itt nincs az a korlát, hogy egész számú biten kell a szimbólum kódját tárolni. Itt a [ 0 ; 1 ] intervallumot osztjuk fel a valószínűségek szerint. Ekkor az elsô kódolandó szimbólum valószínúségi intervallumát szintén felosztjuk az adott valószínűségekkel. Ezután a második szimbólum ezen felbontás szerinti intervallumát is felbontjuk stb A végeredmény egy számérték az utolsó szimbólum intervallumából. A környezetfüggô

kódolási módszerek egyike a sorozathossz-kódolás. Ekkor pl sok 0-t tartalmazó sorozatokban a kód azt jelzi, hány 0 van egy 1-es elôtt. Ha a maximumot jelzi, az azt jelzi, hogy a következô kód és közte nincs 1-es Ez kibôvíthetô nem bináris kódolásra is. - Titkosítás : az adatok védelme a nem illetékes felhasználóktól. Rengeteg titkosítási algoritmus van, általában mindnek jellemzôje, hogy van egy kulcs, amit ha ismerünk és ismerjük a kódolási algoritmust, ki tudjuk hámozni az eredeti / nyílt / szöveget. Vannak szabványosított titkosítási algoritmusok is / pl DES / Megvalósításuk lehet szoftveres vagy hardveres. Különbözô technikák terjedtek el a kulcs továbbítására is 48 31. Alkalmazási réteg : Állománytovábbítas, -hozzáférés Az állományszolgáltatás az alapvetô szolgálatok kôzé tartozik minden hálózatban. Egy állománytárolót az állománystruktúra, az állományattribútumok és az állományműveletek

jellemeznek. A legalapvetôbb modellben az állomány struktúrálatlan adatok tömege. Semmilyen állományműveletet nem ismer, csak a teljes állománnyal dolgozik. A következô lépés az egyszintű állomány, ami rekordok sorozata Kulcs értelmezhetô / egyes rekordok megcimkézése / és ismeri a határozatlan rekordfogalmat is. A legáltalánosabb a hierarchikus állománymodell, ami egy faszerkezetű file, melynek csomópontjaihoz cimkét és/vagy adatrekordot kapcsolunk. Kezelése a cimkékkel és gráfbejárási algoritmusokkal lehetséges. Az állományattributumok az OSI szerint : Allománynév, engedélyezett műveletek, hozzáféresvezérlés, számlaszám, létrehozás ideje, utolsó olvasás ideje, utolsó módosítás ideje, utolsó attributummódosítás ideje, tulajdonos, utolsó olvasó azonosítója, utolsó módosító azonosítója, állományelérhetôség, tartalomtípus, titkosítási kulcs, méret, maximális méret, jogi minôsítések, magánhasználat.

Ezek egy részét a rendszer kezeli, más részét a tulajdonosnak vagy használónak lehet változtatni. Minden állományszolgáltatónak szüksége van hozzáférésvezérlésre A nagyszámítógépes hálózatokban kevésbé kell ellenôrizni, mivel ott a gép saját védelme biztosítja az illetéktelen hozzáférést. A LAN-oknál viszont szükséges minden üzenetet ellenôrizni pl. jelszó van minden üzenetben Konkurrenciavezérlés : Az állományok konkurrens módosítására vonatkozik. Mielôtt egy rekordot módosítanánk, zárolni kell, hogy más felhasználó addig ne piszkálja. Kétféle zárolás létezik : osztott és osztatlan Osztott zárolást akkor használ a rendszer, ha a file olvasásra van megnyitva. Ekkor olvasásra más is meg tudja nyitni az állományt. Osztatlan zárolás íráskor használható Csak akkor zárolható egy file osztatlanul ha senki sem zárolta osztottan sem. A megnyitásvezérlés az osztott és osztatlan megnyitásokat sorba állítja

és felváltva valamilen algoritmus szerint engedélyezi. A zárolás leszűkíthetö file-részekre, rekordokra, részfákra is Minél finomabban zárolható egy file, annál több konkurrens hozzáférés valósítható meg. A zárolás holtpont kialakulási problémákat is felvet. A megoldás lehet a tranzakciós állománykezelés Többszörös állománytárolás okai : teerhelésmegosztás, megbízhatóság növelése, folyamatosság fenntartása. Egyik megoldás az elsôdleges példány többszörözés, de más technikák is vannak, pl. a szavazásos 49 32. Alkalmazási réteg : Elektronikus levelezzés Az elsô elektronikus levelezési rendszerek az állománytovábbítási protokollból álltak azzal a megegyezéssel, hogy a file elsô sora a fogadó állomás címe. A modern elektronikus levelezés ennél lényegesen több funkciót tud Az OSI szabványú / ISO 10021 / levelezési rendszer fô funkciói : - Összeállítás : Üzenetek és válaszok létrehozásának

folyamata. Segítséget nyújt a felhasználónak a levél mezôinek kitöltésében, automatikusan kikeresi a címet, ha válaszlevelet írunk, stb. - Továbbítás : Az üzenetek kezdeményezésétôl a fogadóig való eljuttatását biztosítja. - Jelentés : Az üzenetek utóéletét közli az üzenet írójával. - Átalakítás : Különbözô rendszerek formátumai közti konverziók elvégzése. - Formattálás : A vevô terminálján megjelenô üzenet formátumát alakítja ki. - Rendelkezés : A vett üzenetek kezelése. Egyéb szolgáltatások is lehetnek, pl. levélátirányítás, automatikus válaszolás, stb A legtöbb rendszer a bejövô levelek tárolására és kezelésére a postaláda rendszert használja. A rendszerekben lehetôség van egyes csoportoknak üzenetküldésre / distribution list / . Háromféle üzenettípust szokás megkülönböztetni : felhasználói üzenet, válasz, próbálkozás - üres levél, csak azt vizsgálja, hogy a címzett elérhetó-e

és merre. Felhasználói ügynök : Az a program, ami a levelek készítését, kezelését és az üzenettovábbító ügynök felé tórténô továbbítását végzi. Általában a hoszt számítógépen fut Üzenettovábbító ügynók : Az üzenetek célbajuttatásáért felelôs szoftver. Az üzenettovábbító ügynök program a hálózati nagyszámítógépen fut és a leveleket egy üzenettárolóba teszi, ha a címzett állomás nincs bekapcsolva. Innen fogja tudni a felhasználói ügynök kiolvasni bekapcsoláskor. Az összes üzenettovábbító ügynök alkotja az üzenettovábbító rendszzert, melyet adminisztratív körzetekre osztanak fel, amit egy hatóság müködtet. 50