Hálózatok, hálózati topológiák

Hálózati eszközök, hálózati topológiák

Története:

A számítógépek a XX. század közepén jelentek meg. A Neumann János 1945-ben kidolgozott elvei alapján működő gépek sokáig nagymértékben koncentráltak voltak. Rendszerint egyetlen helyiséget rendeztek be számukra, amely gyakran üvegablakos volt, hogy csodálni lehessen a rendszereket.

Ebben az időben még jellemző:

• Hatalmas méretű számítógépek
• Minden feladatot egyetlen gép lát el
• Koncentrált tudás
• A felhasználó megy a számítógéphez

1969. – ARPANET (Advanced Research Project Agency) – Az USA Hadügyminisztériuma által kitűzött feladat: 4 város egyetemi számítógépeinek összekapcsolása.
1970. – Ethernet: helyi hálózatok kialakításának módszere
1971. – SNA (System Network Architecture) – IBM architektúrája számítógépekből, terminálokból és alhálózatokból álló rendszerek kialakítására.
1972. 1981. – DOS – NEM hálózati operációs rendszer, de a PC-k tömeges elterjedésének alapja.
1973. – Novell hálózati szoftvere: NetWare. Nagyon elterjedt kliens- szerver hálózat.
1974. – Microsoft – Windows – os hálózatok megjelenése.

Az informatika és a számítástechnika fejlődésével együtt a hálózatok is sokat változtak, alakultak.

Napjainkra:

• A számítógépek mérete jelentősen csökkent
• A feladatokat több számítógép között osztják szét
• Az ún. tudásbázis gyakran nem egy helyet jelent
• A felhasználó a hálózaton keresztül (egyetlen helyről) érheti el akár a távoli számítógépeket is.

Alapfogalmak:

Egy – egy vállalatnál, kutatóintézetnél, egyetemeken, stb. hatalmas mennyiségű információ koncentrálódik, amelyeket általában számítógépen tárolnak. A fejlődés természetes velejárójaként merült fel az igény, hogy a különálló gépek között kapcsolatot kellene kialakítani, így az egymástól elszigetelten tárolt információ egy valódi tudásbázist alkotna.

Arra is lehetőség nyílik, hogy a távoli információ, program, vagy periféria bármikor, bárhonnan elérhető legyen (lehetőleg megbízhatóan és költséghatékonyan).

Egyszerűen megfogalmazva, megvalósulhat a számítógép hálózatok célja: a megfelelő információ a megfelelő időben a megfelelő helyen legyen.

Számítógép: Önálló operációs rendszerrel rendelkező hardver, amely tartalmazza a perifériákat is.

Számítógép hálózat: Több számítógépből álló rendszer, amelyben az egyes gépek önálló működésre is képesek, és kapcsolatban vannak egymással. Információt tudnak egymással cserélni, és használni tudják egymás erőforrásait.

Erőforrás: A hálózatnak az a része, amelyet a hálózat egy, vagy több felhasználója használhat.

Erőforrás lehet:

• Háttértároló (CD/DVD olvasó, merevlemez), vagy annak egy része (pl.: egy mappa)
• Perifériák: pl. nyomtató, plotter
• Modem
• Szoftver: programok és adatok
• RAM, processzor

Szerver, vagy kiszolgáló számítógép: Amelynek erőforrásai más számítógépekről elérhetők és használhatók.

Munkaállomás, vagy ügyfél, vagy kliens számítógép: Itt dolgoznak a felhasználók, más szóval a kezelők, akik használják saját erőforrásaikat és a szerverét is.

Egy számítógép egyszerre lehet szerver és kliens is.

A számítógép hálózatok kialakításának előnyei:

• Megosztott erőforrások: Az egymástól független erőforrások elérhetők a felhasználók számára, nem számít, hogy fizikailag hol helyezkednek el. Ily módon a felhasználók nemcsak a saját gépükön lévő, hanem a tőlük fizikailag távoli erőforrásokat is használhatják.
• Költségmegtakarítás: A drága erőforrásokat nem kell annyi felhasználó számára megvásárolni, ahányan azt használják. Kevesebb eszköz is elegendő, hiszen a hálózaton keresztül mindenki használhatja azokat.
• Megbízhatóság: Ezt több oldalról is közelíthetjük. A hálózat kialakításakor általában gondoskodunk a redundanciáról, így a felhasználók akkor is el tudják végezni a feladatukat, ha egy adott eszköz meghibásodik.
• A leggyorsabb és legfejlettebb kommunikációs eszköz: Miután a hálózatot kiépítettük, azon keresztül nemcsak a különböző erőforrásokhoz férhetünk hozzá, hanem leveleket, üzeneteket, képeket, hangot, egyéb információt továbbíthatunk.

A számítógépek szerepe a hálózatban:

A hálózatban gyakran több tíz, száz, vagy akár több ezer számítógép kapcsolódik össze. Az együtt dolgozó számítógépek alapvetően két csoportra oszthatók:

• Munkaállomások: Az itt dolgozó felhasználók veszik igénybe a szerverek szolgáltatásait. Ezeket a gépeket kliens, vagy ügyfél számítógépeknek is nevezik.
• Szerver, vagy kiszolgáló számítógépek: Adatokat és szolgáltatásokat biztosítanak a kliensek számára. Sokféle feladatot látnak el, ezeket a hálózatban gyakran külön számítógép végzi. A leggyakoribb feladatok alapján megkülönböztethetők:
• Fájl és nyomtatószerverek
• Adatbázis szerverek
• Levelező szerverek
• Fax szerverek
• Címtár szolgáltatást (Directory Services) ellátó szerverek.
• Infrastruktúra szerverek
• Tűzfalak
• Webszerverek

Működési mód:

A hálózatokat az együttműködő számítógépek egymáshoz való viszonya alapján alapvetően két csoportra oszthatjuk. Mindkét esetben egyértelműek a hálózatba kapcsolás előnyei, az erőforrások kezelése azonban különböző módon valósul meg.

Egyenrangú (Peer – to – Peer) hálózat:

A hálózat számítógépei között nincs kitüntetett, egyaránt ellátnak szerver és kliens szolgáltatásokat. Nincs közöttük hierarchia, bármelyik felajánlhatja erőforrásait mások számára. Használata az olyan kis hálózatok esetén ajánlott (10, vagy kevesebb számítógép), ahol a biztonság nem elsődleges szempont.

Ügyfél – kiszolgáló (kliens – szerver) hálózat:

A számítógépek között egy, vagy több a többihez képest kitüntetett. Nagyobb a teljesítményük, stabilabb a működésük, stb. Ezek a számítógépek szolgálják ki a munkaállomások igényeit. A hálózat hatékonyabb működése érdekében speciális feladatokat is ellátnak, pl.: hitelesítés. A kliens – szerver hálózatokat nagyobb gépszám (10 felett) esetén érdemes kialakítani, ahol fontos szempont a biztonság. Kialakítása többe kerül, mint az egyenrangú hálózatoké, viszont biztonságos, áttekinthető, jól felügyelhető környezet alakítható ki, amely egyszerűen bővíthető is.

A hálózatok használói:

A hálózat felhasználóinak célja általában az, hogy információt cseréljenek egy másik számítógéppel, vagy a hálózaton lévő valamelyik eszközzel. Egy működő hálózatban a hálózatot használó emberek munkakörüktől, hozzáértésüktől, stb. függően különböző feladatokat látnak el. Az egyes feladatkörökre megnevezésükkel hivatkozhatunk:

 

• Rendszergazda (administrator): Az ő feladata a hálózat felügyelete. Ez igen összetett: Kialakítja, figyeli, karban tartja a működő rendszert és megoldja a felmerülő problémákat. A hálózat valamennyi erőforrásához hozzáfér és telepítheti, használhatja, konfigurálhatja azokat. „Létrehozza” a felhasználókat és a csoportokat, beállítja a jogosultságaikat.
• Kiemelt felhasználó (Power User): Majdnem rendszergazda, az adott számítógépen a rendszergazdához hasonló jogai vannak, de a hardver beállításokhoz nincs joga.
• Felelős (operator): Konkrét témakört felügyel a hálózatban és azon a területen rendszergazdai jogosultságai vannak. Pl.: Nyomtatófelelős: A telepítéstől kezdve minden feladatot elláthat, ami nyomtatással kapcsolatos, de más területen normál felhasználói jogai vannak.
• Kezelő (User): A hálózat felhasználója. A saját munkája elvégzéséhez használhatja a hálózat erőforrásait, de csak azt, amihez joga van. Ügyfélnek, vagy kliensnek is szokták nevezni.

A hálózat funkcionális elemei:

A hálózatok kialakításához, vagyis ahhoz, hogy a hálózat működni tudjon, alapvetően szükség van a következőkre:

• Operációs rendszer: Fizikailag és logikailag is lehetővé teszi a számítógépek működését és együttműködését. Feladatai közé tartozik:
• Összehangolni a különböző eszközök működését, hogy azok kapcsolatba tudjanak kerülni egymással.
• Biztosítani a hálózati erőforrások használatát a kliens gépek számára.
• Biztosítani az adatok sértetlenségét a meghibásodások esetén, és sérthetetlenségét az illetéktelen hozzáféréssel szemben.
• Hardver elemek: számítógépek, hálózati kártya, összekötő elemek: Ha hálózatot szeretnénk építeni, ehhez szükség van néhány fizikai eszközre és a hozzájuk tartozó szoftverre.
• Hálózati kártya: Előkészíti, elküldi és fogadja a hálózaton továbbított adatokat.
• Szoftver: A hálózati kártya működtetéséhez típusától függő szoftverre, ún. meghajtó programra (illesztő program, driver) van szükség.
• Átviteli közeg: Vezetékes, vagy vezeték nélküli összeköttetés.
• Kábeles kapcsolat esetén hálózati kábel a megfelelő csatlakozókkal és összekötő elemekkel. Fajtája, hossza és egyéb jellemzői a kialakított hálózattól függően változnak.
• Nagyobb hálózatok kiépítéséhez használunk olyan hardver elemeket, amelyek lehetővé teszik a hálózat méretének kiterjedését. Ilyen elem például a jelismétlő (repeater), az útválasztó (router), vagy a kapcsoló (Switch).