Helyi hálózatok kialakítása vállalati környezetben I.
2004/3. lapszám | Kerekes László | 3652 |
Figylem! Ez a cikk 22 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Amióta számítógépek léteznek, folyamatosan jelentkező feladat a közöttük lévő adatcsere minél biztonságosabb és gyorsabb megoldása.
Mára már a kommunikációs hálózatok különféle változatai állnak rendelkezésre, földrajzi kiterjedésük szerint a következő csoportokba sorolhatjuk be őket:
- LAN: Local Area Network, helyi hálózat, iparban, irodákban stb.,
- MAN: Metropolitan Area Network, városrészeket átfogó hálózat,
- WAN: Wide Area Network, országrészeket, kontinenseket átfogó hálózat.
A továbbiakban a helyi hálózatok kialakításáról lesz részletesebben szó. Az iparban (adatfeldolgozás) az egyik leginkább elterjedt hálózat az RS485 Modbus, míg az irodai alkalmazásokban az Ethernet TCP/IP.
Bármilyen kommunikációs hálózatról beszélünk, az alábbi főbb jellemzőkkel rendelkeznek:
- topológia (busz, gyűrű, csillag, fa): 1. ábra,
- fizikai határértékek (hossz, sebesség, felhasználók száma),
- fizikai megvalósítás (sodort érpár, üvegszál, rádióhullám),
- a hálózathoz való hozzáférés módja (véletlen, master-slave, token ring, hibajavítással vagy nélküle),
- átvitel módja (szinkron, aszinron),
- protokoll (Batibus, Modbus, Profibus, FIP, TCP-IP stb.).
A sebességet kétféle módon értelmezhetjük:
- átviteli sebesség: egy másodperc alatt átvitt adatbitek száma, bit/sec-ban kifejezve,
- modulációs sebesség: a vezeték kiválasztásának egyik fontos paramétere a sávszélesség, amely a modulációs sebességhez kapcsolódik. A bit/sec kifejezés nem helyes ebben az esetben. A Baud a másodpercenkénti elektromos jelváltások száma.
A protokoll tulajdonképpen nem más, mint az adatok cseréjéhez szükséges közös nyelv. A protokoll feladata a médiumhozzáférés és az adatáramlás vezérlése, az adatcsomagok méretezése, a címzés, a hibajavítás.
A hálózathoz való hozzáférésnek is több fajtája létezik
- Véletlen (CSMA – Carrier Sense Multiple Access): buszrendszerű topológia. Lényege, hogy minden eszköz lehet adó is és vevő is; mindenki folyamatosan figyeli a hálózatot, és azt hogy valaki ad-e (carrier sense). Ha a hálózat szabad, akkor elkezd adni (multiple access). Az a résztvevő, aki adatküldést érzékel, abbahagyja az adási kísérletét. Attól függően, hogy megengedjük-e az adatok ütközését vagy sem, beszélünk ütközéses (CD – collision detection) és ütközésmentes (CA – collision avoidance) altípusokról. Pl. az igen népszerű Ethernet TCP/IP hálózat CSMA/CD, tehát véletlen hozzáférésű, ütközéses hálózatot jelent.
- Master/slave: szintén buszrendszerű topológia. Az adatcsere úgy történik, hogy a master (adó) küld ki egy adatcsomagot, amelyben megtalálható a megszólított slave (vevő) címe. Az üzenetet valamenynyi slave érzékeli, de választ csak az ad, amelynek a címe egyezik a master üzenetben lévővel. A választ ugyancsa2k mindenki hallja, de feldolgozni csak a master fogja.
- Token ring: gyűrű topológia. A hálózaton található eszközök között egy speciális kódcsomag (token) vándorol folyamatosan. Ha ez a token üres, akkor az az eszköz, amelyik vette, leadhatja az üzenetét. Ha a token nem üres, akkor az eszköz ellenőrzi, hogy a cím megegyezik-e az ő címével. Ha megegyezik, akkor az adott készülék kimásolja a küldendő üzenetet a tokenből, és nyugtázza a vételt az adónál. Az adatvitel módja lehet szinkron vagy aszinkron. Itt arról van szó, hogy az adó által leadott adatcsomagot a vevőnek ugyanolyan módon kell tudnia előállítani a vétel folyamán. Ehhez szükséges a kapcsolat szinkronizálása. Szinkron átvitel esetén ehhez egy speciális bitsorozatot alkalmaznak, melyet szinkronszónak hívnak. Ez mindig kint van a hálózaton, akkor is, ha éppen nincs adás. A pontos átvitelhez elengedhetetlenül fontos a precíz órajel az adó és vevőnél.
Aszinkron átvitel esetén is szükséges a szinkron órajel, de itt már nem annyira kell precíznek lenni, pár százalék eltérés lehet a két órajel között. A szinkronizálásra speciális biteket alkalmazunk (start bit, stop bit és paritás bit). A start és stop bitek foglalják keretbe az adatokat, amelynek ellenőrzésére szokás használni a paritás bitet.
Az egyes rétegek magyarázata
- Fizikai réteg: itt zajlik a tényleges kommunikáció, bináris adatokat küld az adó, melyet a vevő érzékel. Közvetítő közeg (médium) lehet a fent említett sodort érpár, koaxiális kábel, optikai kábel, rádióhullám stb. Fontos, hogy az adatvesztést elkerüljük. Ezen a rétegen kell meghatározni a kapcsolat irányát, és egy bit átvitelének időtartamát is.
- Adatkapcsolati réteg: az adatok megbízható kódolása a feladata. Ezt úgy végzi el, hogy az átküldendő bitcsoportokat táviratokká (frame) tördeli, kiegészítő bitekkel látja el, és egymás után küldi át a vevőnek.
- Hálózati réteg: a frame-ek továbbításának módját definiálja az adótól a vevő(k)ig. Ez a réteg nevezi és címzi meg az eszközöket. Feladata még a frame útvonalának meghatározása különböző kommunikációs csatornák esetén.
- Szállítási réteg: a frame-ek megbízható továbbítása a feladata. Amennyiben az adó nem kap nyugtázást a vevőtől, újra elküldi az adatcsomagot. A másik feladata a duplikálódott adatok érzékelése, kezelése.
- Együttműködési réteg: az alacsonyabb rétegek által cserélt adatoknak ad vezérlést. Támogatja a távműködtetést, pl. egy kliens bejelentkezni kíván a szerverhez, amire a szerver válasza után van módja. Ellenőrzési pontokat iktat be a hosszú adatállomány átvitelébe, ezért hiba esetén elegendő az utolsó ellenőrzési ponttól ismételni az elvesztett adatokat.
- Megjelenítési réteg: feladata az adatok egységes kezelése. A kódolt információt hálózati változók, üzenetek alkotják. Itt történik még az adattömörítés és a titkosítás is.
- Alkalmazói réteg: itt kell megvalósítani a hálózati felhasználói kapcsolatokat. Másik feladat az elektronikus levelezés és az Internet szolgáltatás. A modellben az adat-alapegységeket PDU-nak (protokoll data unit – protokoll adategység) hívjuk. Az azonos szinten lévő egységek ezeket cserélik ki egymás között. Ilyen pl. a hálózati réteg az adó oldalon, amellyel azonos réteg megint csak a hálózati, a vevő oldalon. Az adat továbbításához el kell jutni a legalsó réteghez: a fizikaihoz. Az adatok mindig ezen a rétegen kerülnek továbbításra (3. ábra).
Folytatása következik.
