Hálózati ismeretek

a számítógépes hálózatok típusai, céljai és előnyei

A számítógépes hálózatok egymással (fizikailag) összekapcsolt számítógépeket jelentenek, amelyek az őket összekapcsoló vonalakon vagy csatornákon képesek egymással adatokat cserélni (kommunikálni).

a hálózatok osztályozása kiterjedésük (méretük) szerint

• lokális vagy helyi hálózatok (LAN), pl. kisebb intézményi hálózatok
• városi méretű hálózatok (MAN), pl. egy város egyetemeit és/vagy egyes intézményeit (azok helyi hálózatait) összekötő hálózat
• nagy kiterjedésű hálózatok (WAN), pl. nagy cégek (egymástól távol eső telephelyeket összekötő) hálózatai; az internet

hálózati architektúrák

• kliens-szerver architektúra: meghatározott programok és adatok tárolása egy vagy több szerver számítógépen; a kliens számítógépek egymástól függetlenül igénybe veszik a szerver számítógépek szolgáltatásait
  • háromrétegű architektúra: a szerverek adatbázisokhoz kapcsolódnak és ezek adatait szolgáltatják
• peer-to-peer architektúra: adatok cseréje egyenrangú számítógépek között (pl. egyes fájlok vagy mappák megosztása a hálózatba kapcsolt számítógépek között)
• host-terminal vagy mainframe-terminal architektúra (centralized computing): a programok futtatása és az adatok tárolása egy nagy teljesítményű központi (szuper)számítógépen történik, amihez a felhasználók ún. végberendezések, terminálok (vagy ezeket szimuláló protokollok, esetleg kis teljesítményű számítógépek, ún. vékonykliensek stb.) segítségével férnek hozzá

a számítógépes hálózatok céljai és funkciói

• erőforrások megosztása, eszközök hatékony kihasználása: pl. hálózati nyomtatók, háttértárak, adatbázisok stb. közös használata; a számítási teljesítmény növelése nagy teljesítményű (szuper)számítógépek összekapcsolásával; a hálózatba kapcsolt számítógépek "szabad kapacitásának" kihasználása (pl. egy képernyővédő letöltésével és beállításával hozzájárulás a University of California, Berkeley SETI projektjéhez stb.)
  • szerverszolgáltatások (fájlszerverek, webszerverek, mail szerverek, adatbázis szerverek, nyomtatószerverek stb.)
  • "felhő" alapú szolgáltatások: a felhasználó által igényelt informatikai szolgáltatásokat egy független szolgáltató biztosítja a hálózaton keresztül (pl. Gmail, Google Docs, Google Drive, Dropbox stb.); a szolgáltatások igénybe vételéhez jóval kevesebb és/vagy kisebb kapacitású hardver erőforrásra van szükség (pl. netbook-ok vagy bérelt hardver eszközök használata stb.)
  • alternatív erőforrások biztosítása (pl. a "legközelebbi" szerver kiválasztása fájlok letöltésekor); az adatbiztonság növelése osztott adattárolással, ill. az adatok tükrözésével (eredetileg az ARPANET kialakításának is az adatbiztonság növelése volt az egyik célja); értékes tartalmak archiválása (pl. a Google "tárolt változat" szolgáltatása stb.)
• skálázható, moduláris hálózatok kialakítása, és az erőforrás-kihasználás hatékonyságának optimalizálása (pl. a drága központi számítógépek "kiváltása" viszonylag olcsó szerver és kliens számítógépekkel); a rendszer modularitása lehetővé teszi az ún. skálázhatóságot vagy méretezhetőséget, a terheléssel arányosan a rendszer teljesítményének növelését új számítógépek hálózatba kapcsolásával
• fizikai távolságok áthidalása (vö. globalizáció)
  • kommunikáció a felhasználók között (pl. email, chat, közösségi hálózatok, internetes telefon és videó stb.)
  • tartalomszolgáltatás a hálózaton (pl. hírportálok, elektronikus folyóiratok, közérdekű információk, könyvtári katalógusok, elektronikus könyvtárak, szótárak, lexikonok és enciklopédiák, elektronikus tankönyvek és segédanyagok, e-learning rendszerek stb.)
    • felhasználók által készített tartalmak; "webkettes" szolgáltatások (közösségi hálózatok vagy média, fórumok, blogok, wikik, fájl, kép- és videómegosztás stb.)
  • üzleti szolgáltatások (pl. könyvesboltok és antikváriumok, különböző árucikkek kiválasztása és megrendelése, banki szolgáltatások, számlabefizetés stb.)
  • elektronikus ügyintézés (pl. időpont kérés, helyfoglalás, "ügyfélkapu" szolgáltatások; e-felvételi, e-napló; mozi, vonat, repülőgép stb. helyfoglalás és jegyvásárlás; szállásfoglalás, turisztikai szolgáltatások stb.)
  • szórakozás (rádióhallgatás, tévénézés, korábbi műsorok és feltöltött videók megnézése, internetes játék stb.)

a számítógépes hálózatok és az adatátvitel néhány jellemzője

A számítógépes hálózatokban az átviteli sebesség vagy sávszélesség a másodpercenként átvitt bitek számát jelenti a számítógépeket összekapcsoló vonalakon vagy csatornákon keresztül (pl. 100mbps sávszélességű UTP kábelekkel kialakított lokális Ethernet hálózat; 40gbps sávszélességű, optikai kábeleken keresztül működő gerinchálózat stb.).

a kommunikáció iránya szerint az átvitel a következő módokon történhet:

• szimplex átvitel: az üzenetet csak egy irányban továbbítják (pl. rádió, televízió)
• félduplex átvitel: az üzenet átvitele egy időben csak egy irányban lehetséges (pl. CB rádió vagy "moderált" beszélgetés, ahol egy időben csak egy ember beszélhet)
• duplex átvitel: az átvitel egyidejűleg mindkét irányban lehetséges (pl. beszéd)

a hálózatok fizikai kialakítása (architektúrája) alapján a következő típusú hálózatokról beszélhetünk:

• pont-pont összekötettésű vagy kétpontos hálózatok: az adatcsomagokat az egyes számítógépek tárolják és továbbadják egymásnak, akár több lehetséges útvonal között választva (pl. csillag, gyűrű, fa architektúra)
• üzenetszórásos vagy adatszóró hálózatok: egy kommunikációs csatornán osztoznak a hálózatba kapcsolt számítógépek (pl. sín vagy busz, gyűrű, rádiós architektúra)

az üzenetek átvitele szerint a következő kapcsolási módokról beszélhetünk:

• vonalkapcsolás: a kommunikációs vonal lefoglalása a kapcsolat teljes idejére (pl. "hagyományos" telefonközpontok esetében így valósul meg a kommunikáció)
• az üzenetek továbbítása ún. "tárol és továbbít" módszerrel: egy hálózati számítógép továbbítja a tárolt üzenetet egy másik számítógépnek, amely tárolja azt, majd továbbítja a hálózaton egy másik számítógépnek; a számítógépek az őket összekötő vonalszakaszokat lefoglalják az üzenetek továbbításának idejére
  • üzenetkapcsolás: az üzenetek (vagy adatblokkok) méretére elvileg nincs korlátozás
  • csomagkapcsolás: az üzenetet kis csomagokra bontják, és így továbbítják őket, akár csomagonként különböző útvonalakon a hálózat terheltségének függvényében (pl. az internet esetében ez történik); mivel az egyes csomagok elvileg különböző utakon juthatnak el az adótól a vevőhöz, beérkezési sorrendjük nem biztos, hogy megegyezik az eredeti (elküldési) sorrenddel

az internet architektúráját a következő fogalmakkal írhatjuk le:

• hosztok, a hálózatba kapcsolt számítógépek (pl. kliensek és szerverek)
• (helyi) hálózatok, amelyekhez a hosztok kapcsolódnak (vö. az internet "hálózatok hálózata")
• kapcsolóelemek vagy kapcsoló számítógépek (IMP-k) (pl. forgalomirányítók vagy routerek, amelyek feladata az optimális hálózati útvonal kiválasztása az adatcsomagok számára)
• az "internet-felhő", az interneten kialakított kommunikációs alhálózatok (útvonalak vagy csatornák és kapcsolóelemek) rendszere, amely biztosítja a kapcsolatot a hálózatok között

az OSI referenciamodell

A számítógépes hálózatok felépítésére (archeitektúrájára) vonatkozó nemzetközi ajánlás az ún. ISO OSI referenciamodell. A modell alapgondolata az, hogy a hálózatba kapcsolt számítógépek kommunikációja szabályozottan, egyidejűleg hét rétegben valósul meg. Ezek a fizikai, adatkapcsolati, hálózati, szállítási, viszony- (vagy együttműködési), megjelenítési és alkalmazási réteg. Az egyes rétegekben a számítógépek közötti kommunikáció szabályait szabványos kommunikációs protokollok írják le.

Az internet számára eredetileg kifejlesztett TCP/IP referenciamodell az OSI modellel ellentétben csak négy réteget tartalmaz. Ezek a hoszt és hálózat közötti réteg (network interface layer), internet réteg, szállítási réteg és alkalmazási réteg. Az ún. hibrid referenciamodell az alsó két rétegben az OSI modell fizikai és adatkapcsolati rétegét tartalmazza, a felsőbb rétegekben pedig a TCP/IP referenciamodell hálózati, szállítási (átviteli vagy transzport) és alkalmazási (applikációs) rétegét.

Néhány ismertebb protokoll az egyes rétegekben: az IP protokoll (hálózati réteg), a TCP protokoll (szállítási réteg), és a HTTP, FTP, TELNET, SMTP, POP3, valamint IMAP protokollok (alkalmazási réteg).

további információk:
Számítógép-hálózat (2021-05-11)
OSI-modell (2021-05-11)
Nagyszámítógép (2021-05-11)
ARPANET (2021-05-11)
Felhőalapú számítástechnika (2021-05-11)
Netbook (2021-05-11)
Web 2.0 (2021-05-11)
A hálózatok célja, alkalmazása, alapfogalmak (2021-05-11)
Fizikai átviteli jellemzők és módszerek (2021-05-11)
Almási Béla 2011. Számítógép-hálózatok (2021-05-11)
Holczer József 2013. Informatika. 183-190.