Számítógép hálózatok

Ebben a részben egy rövid összefoglalót adunk a tudományos kutatóintézetekben és egyetemeken használt számítógép hálózatokról és azok használatáról. Az üzleti életben általában ettől eltérő logikájú hálózatok is működnek, ezekre itt nem térünk ki.

Lokális hálózatok

Az elmúlt évtizedben a személyi számítógépek és munkaállomások rohamos elterjedése során merült fel az az igény, hogy egy-egy intézmény nagyszámú számítógépét olyan hálózatba kapcsolják, amelyben azok képesek egymással információt cserélni. Ezt a szükségletet elégítik ki a lokális hálózatok (Local Area Network, LAN) amelyek néhány száz méteres esetleg néhány kilométeres körzetben elhelyezkedő, maximum néhány száz számítógépet kapcsolnak össze. Egy ilyen sok egységet összekapcsoló hálózatban az alapvető probléma annak megoldása, hogy mindegyik számítógép bármely másikat elérje, ugyanakkor egymást ne zavarja valamint a hálózat immunis legyen egyes gépek hibáival szemben. Egyszerűségük miatt elsősorban olyan rendszerek terjedtek el, amelyekben az egyes berendezések egy közegen keresztül kommunikálnak egymással, tehát mindegyik számítógép "hallja" az összes többi adását. Ezekben nincs olyan szabályozó elem, amely megmondaná, hogy mikor melyik gép adhat a közegen, hanem ezt a számítógépek maguk osztják be. A legelterjedtebb ilyen rendszer az Ethernet hálózat. Ebben a számítógépek korlátozott méretű adatcsomagok küldésével kommunikálnak egymással, tehát a vonalat egy gép egyszerre csak rövid időre foglalja le. A csomagok tartalmazzák a feladó és a címzett gép címét. Amikor egy számítógép egy csomagot akar továbbítani, akkor először megvizsgálja, hogy szabad-e a hálózat. Ha szabad, akkor megpróbálja kiadni a csomagot, és közben állandóan vissza is olvassa azt. Ha egy másik számítógép ugyanekkor adni kezd, akkor a két csomag zavarja egymást a hálózaton és ezt mindkét gép észleli. Ezt a jelenséget ütközésnek hívják és hatására mindkét számítógép beszünteti az adást. Egy véletlenszerűen megválasztott várakozási idő után mindkét gép elölről kezdi a folyamatot. Ez az eljárás hatékonyan működik, amíg a hálózat nincs túlságosan leterhelve. Mivel a hálózat fizikai adatátviteli kapacitása (10 Mbit/sec vagy újabban 100 Mbit/sec) általában nagyobb mint az egyes gépek kapacitása, a felhasználónak úgy tűnik, mintha sok számítógép párhuzamosan tudna kommunikálni. Természetesen az egyes gépek közötti adatátviteli sebesség függ a hálózat aktuális terhelésétől. A számítógép hálózatok programjainak alapvető sajátossága, hogy a software rétegesen van felépítve. Adásnál mindegyik réteg a felette levőtől kap adatokat de azokat nem értelmezi hanem becsomagolja és az alatta levőnek továbbítja azt. A legalsó réteg a fizikai adatátvitelt biztosítja a két kommunikáló számítógép között. A vevő oldalon a kapott adatcsomagról mindegyik software réteg lehámozza az adó ugyanazon szintjén készített csomagolást és az adatokat felfelé továbbítja. Ezzel az eljárással az alsó rétegek kicserélhetők anélkül hogy a felsőbbek erről tudomást szereznének. Ennek megfelelően ugyanazzal a hálózati software-el például különböző fizikai közegeken keresztül lehet kommunikálni.

Fizikai szinten az adatok (bitek) átvitelére különféle kábelezési eljárások használatosak. Például gyakori megoldás, hogy épületek között villám- és zavarvédelmi megfontolásokból optikai kábelek teremtenek kapcsolatot, viszont az épületen belül olcsóbb koaxiális kábeleket alkalmaznak. A hálózat fizikailag különböző szegmensei között jelátalakítók és erősítők, szakkifejezéssel repeaterek teremtenek kapcsolatot.

 

1. ábra Egy elképzelt internet hálózat a kapcsolatok szemléltetésére

Ha egy lokális hálózat forgalma túl nagyra nő, akkor ennek hatására az ütközések száma annyira megnő, hogy már gyakorlatilag semelyik számítógép sem tud kommunikálni. Ezt a problémát úgynevezett bridge eszközök alkalmazásával lehet áthidalni. A bridge egy olyan eszköz amely több hálózatot kapcsol össze úgy, hogy az egyik hálózatról csak azokat a csomagokat továbbítja a másikra, amelyeknek a csomag címzése alapján erre szükségük van. Így a bridge-el leválasztott hálózati szegmensek belső forgalma nem terheli a hálózat többi részét.

Internet hálózat

A lokális hálózatok csak korlátozott számú számítógép összekapcsolását teszik lehetővé. Az elmúlt néhány évben nagy jelentőségre tett szert viszont az internet hálózat, amely a lokális hálózatok összekapcsolásával keletkezett (lásd példaként az 1. ábrát). Az összeköttetést úgynevezett gateway számítógépek végzik, amelyek egyszerre két lokális hálózatra kapcsolódnak és így biztosítják köztük a kommunikációt. Az internet hálózaton az egyes számítógépek címe egy négy számból álló számsorból áll össze. Az egyes számokat pontokkal szokás elválasztani. Ebből a címből az első három szám a lokális hálózat azonosítója, míg az utolsó azonosítja az adott számítógépet. A könnyebb használhatóság érdekében minden számítógépnek neve is van. Mindegyik név több részből áll, melyeket pontok választanak el. Az első név a számítógép neve, az utána következők egyre nagyobb adminisztrációs egységeket jelölnek. Pédául a ludens.elte.hu névből ludens a gép neve, elte az egyetemé a hu pedig Magyarországot jelöli. A gépnevek és címek a felhasználói szinten egyformán használhatók, azonban a hálózaton a gépeket a cím azonosítja. A nevek címekre fordítását úgynevezett name server gépek végzik. Ezek egymással hierarchikus kapcsolatban állnak és bármely névről megkísérlik kideríteni a hozzá tartozó címet.

Az internet hálózat nagy előnye, hogy különböző típusú és operációs rendszerű számítógépek egymással szabadon kommunikálhatnak akár több ezer km-es távolságokon keresztül. Az alkalmazások köre és a hálózatba kapcsolt gépek száma napról-napra növekszik. Az alábbiakban csak felsorolunk néhány olyan szolgáltatást és programot amely általánosan használt az internet hálózaton.