Már az eddigiek alapján is nyilvánvaló, hogy a hálózatok kialakításában (de ez igaz minden mûszaki tudományra) alapvetõ szerepet játszik a szabványosítás. A szabványok központi szerepet játszanak a fejlõdésben, ez teszi a rendszereket nyíltakká, egységeit cserélhetõvé. Minden új dolog kialakulását megelõzi a kutatás, az ehhez kapcsolódó írásos és szóbeli információcserék (cikkek, konferenciák), majd az új dolgot gyártó rendszerek kialakítása.

Felmerül a kérdés, hogy mikor célszerû az új dolgokkal kapcsolatos információhalmazt a szabványok által meghatározott útra terelni. 

Sajnos a mûszaki fejlõdés számos esete bizonyítja az állításunkat. Ezért a gyakorlatban a szabványok két családja létezik: a de-jure szabványok, amelyeket bizottságok deklarálnak, és hivatalos dokumentumokban rögzítenek és de-facto szabványok, amelyek elterjedését már egy-egy konkrét megoldás széleskörû használata biztosítja. Példa ez utóbbira a nyomtatók Centronics interfésze, vagy az IBM-PC-ben alkalmazott számos megoldás.

Természetesen számos esetben a de facto szabványokat célszerû utólagosan de jure szabványokká alakítani.

A számítógép-hálózatok esetében sem volt másképp. Megjelenésükkor néhány vezetõ cég termékeivel de-facto szabványokat teremtett, és a késõbbi ezeket figyelembe vevõ de-jure szabványosítási törekvések kompromisszumos megoldásokat eredményeztek, azaz adott mûszaki problémára több szabványos megoldás tettek szabványossá.

A hálózatokban történõ adatátvitel szabványosítását a régebben a CCITT (Comité Consultatif International Télégraphique et Téléphonique), ma már az ITU (International Telecommunications Union) nemzetközi szervezet végzi. A szabvány rendelkezik a jelvonalakról azok kialakításáról és funkcióiról.

Ezen szabványok közül a legfontosabbakat a következõkben illusztrációként felsoroljuk. A telefonvonalakon történõ átvitelt a V sorozatú szabványok írják le. Az X sorozatú szabványok rögzítik a digitális hálózatokon történõ adatátvitel módját. A szabványoknál esetleg megjelenõ “bis” tag arra utal hogy a szabványt úgy fejlesztették tovább, hogy régebbi berendezések használata is lehetõvé váljék.

V sorozat szabványai:

1. Alapok, általános elõírások 

• V.1 A moduláció állapotspecifikációja
• V.2 A teljesítményszintek elõírásai
• V.3 A jelstruktúrák elõírásai
• V.5, V.6 Szinkron vonalakon történõ adatátviteli sebességek elõírásai
• V.7 A használt kifejezések definíciója

2. Interfészek, modemek 

• V.10 Aszimmetrikus áramhurkos vonalak elektromos viszonyai
• V.11 Szimmetrikus áramhurkos vonalak elektromos viszonyai
• V.15 Akusztikus adatátviteli csatolók
• V.19 Párhuzamos átvitelû modemek
• V.21 300 bps-os modemek
• V.22 1200 bps-os duplex modemek
• V.23 600/1200 bps-os modemek
• V.24 Adatátvitelnél használt interfészvonalak definíciója
• V.25 Automatikus hívó és válaszoló berendezések
• V.25bis V.24 kiegészítése V.25-nek megfelelõen
• V.26 2400 bps-os félduplex modemek

3. Hibavédelem 

• V.40 Elektromechanikus berendezések által jelzett hibák definíciói
• V.41 Hibavédelmi rendszer (átvitel független)
• V.42 Hibavédelmi rendszer modemekre (MNP 1-4)
• V.42bis Adattömörítési eljárás (MNP 5-7)

Az X sorozat szabványai: 

Az OSI modell

Az elõzõkben leírtak alapján már látható, hogy a számítógép-hálózatok rétegezett struktúrájú modell segítségével írhatók le. A Nemzetközi Szabványügyi Szervezet, az ISO (International Standard Organization) kidolgozott egy olyan modell-ajánlást (nem szabványt!!!) amelyet ma már minden hálózati rendszer tervezésekor követnek.

A modellt OSI-modell-nek hívják. Az OSI az Open System Interconnect - nyílt rendszerek összekapcsolása kifejezés angol eredetijébõl alkotott betûszó. Nyílt rendszereknek olyan rendszereket hívjuk amelyek nyitottak a más rendszerekkel való kommunikációra. Az OSI modell hét rétegbõl áll, és a kialakításuknál a következõ elveket vették figyelembe:

minden réteg feladata jól definiált legyen, és ez a nemzetközileg elfogadott szabványok figyelembe vételével történjen,

a rétegek közötti információcsere minimalizálásával kell a rétegek határait megállapítani,

elegendõ számú réteget kell definiálni, hogy a különbözõ feladatok ne kerüljenek feleslegesen egy rétegbe.

A következõkben röviden összefoglaljuk az egy-egy réteg által ellátott feladatokat, a legalsó szinttõl felfelé haladva. Az modell alsó három rétege a hálózattól függ, míg a felsõ négy réteg mindig alkalmazásfüggõ, és mindig az alkalmazást futtató hosztokban történik a megvalósításuk (implementálásuk).

Fizikai réteg (physical layer): Valójában ezen a rétegen zajlik a tényleges fizikai kommunikáció. Biteket juttat a kommunikációs csatornára, olyan módon, hogy az adó oldali bitet a vevõ is helyesen értelmezze ( a 0-át 0-nak, az 1-et, 1-nek). A fizikai közeg, és az információ tényleges megjelenési formája igen változó lehet: pl. elektromos vezeték esetén, a rajta lévõ feszültség értéke, vagy a feszültség változásának iránya. Információhordozó és közeg más és más lehet még: fénykábel, rádióhullám, stb. Itt kell azt is meghatározni, hogy mennyi legyen egy bit átvitelének idõtartama, egy vagy kétirányú kapcsolat. A kétirányú kapcsolat egyszerre történhet-e? Hogyan épüljön fel egy kapcsolat és hogyan szûnjön meg. Milyen legyen az alkalmazott csatlakozó fizikai, mechanikai kialakítása?

Adatkapcsolati réteg (data link layer): feladata adatok megbízható továbbítása az adó és fogadó között. Ez általában úgy történik, hogy az átviendõ adatokat (amelyek általában bitcsoportba kódolt formában - pl. bájtokban jelennek meg ) adatkeretekké (data frame) tördeli, ellátja kiegészítõ cím, egyéb és ellenõrzõ információval, ezeket sorrendhelyesen továbbítja, majd a vevõ által visszaküldött nyugtakereteket (acknowledgement frame) véve ezeket feldolgozza.

Az elsõ pillanatban egyszerûnek és teljesnek tekinthetõ megoldást a gyakorlatban számos kialakuló esemény kezelésével is ki kell egészíteni. Hogyan jelezzük a keretek kezdetét és a végét? Mi történjék akkor ha egy keret elveszik? Mi történjék akkor ha a nyugtakeret vész el? Ilyenkor, ha az adó újra adja, kettõzött keretek jelennek meg a rendszerben. Mi legyen akkor, ha az adó adási sebessége jelentõsen nagyobb, mint a vevõké?

Ha a csatorna kétirányú adatátvitelre használt, felmerülhet problémaként, hogy mennyire legyen szimmetrikus a két különbözõ irányban történõ adatátvitel, és ezt milyen megoldással lehet biztosítani azt, hogy az egyik irányú átvitel ne kerüljön túlsúlyba.

Hálózati réteg (network layer): lényegében a kommunikációs alhálózatok mûködését vezérli. Nagyobb hálózatok esetén a keretek vevõtõl a célba juttatása elvileg több útvonalon is lehetséges, feladat a bizonyos szempontból optimális útvonalnak a kiválasztása. Ez a tevékenység az útvonalválasztás (routing), és több megoldása lehetséges:

• a rendszer kialakításakor alakítjuk ki az útvonalakat,
• a kommunikáció kezdetén döntünk arról, hogy a teljes üzenet csomagjai milyen útvonalon jussanak el a rendeltetési helyükre,
• csomagonként változó, a hálózat vonalainak terhelését figyelembe vevõ alternatív útvonalválasztás lehetséges.

Itt kell megoldani a túl sok csomag hálózatban való tartózkodása okozta torlódást, valamint különbözõ (heterogén) hálózatok összekapcsolását.

Szállítási réteg (transport layer): Feladata a hosztok közötti átvitel megvalósítása. A kapott adatokat szükség esetén kisebb darabokra vágja, átadja a hálózati rétegnek. Fontos része a címzések kezelése. Egy viszonyréteg által igényelt összeköttetési kérés általában egy hálózati összeköttetést hoz létre, ha azonban nagyobb hálózati sebesség szükséges akkor több hálózati kapcsolatot is igénybe vehet. Fordítva, ha kisebb átviteli sebesség is elegendõ, akkor egy hálózati összeköttetést lehet felhasználni több viszonyréteg kapcsolat lebonyolítására. Ezt a szállítási rétegnek a felsõbb rétegek felé nem érzékelhetõ módon kell megvalósítania. További feladatai: Több üzenetfolyam egyetlen csatornára nyalábolása, illetve forrás-cél összeköttetések létrehozása a névadási mechanizmus felhasználásával.

Együttmûködési réteg (session layer): Más néven: viszony réteg. A különbözõ gépek felhasználói viszonyt létesítenek egymással, például bejelentkezés egy távoli operációs rendszerbe, állománytovábbítás két gép között. Átvitt adatfolyamokba szinkronizációs ellenõrzési pontok beiktatása. Ez azt biztosítja, hogy hosszú átvitt adatfolyam átvitele alatt bekövetkezõ hiba esetén elegendõ az utolsó ellenõrzési ponttól ismételni az elvesztett adatokat.

Megjelenítési réteg (presentation layer): a feladata az adatok egységes kezelése. A legtöbb alkalmazói program nem egy csupán egy bitfolyamot, hanem neveket, dátumokat, szövegeket küld. Ezeket általában adatstruktúrákban ábrázolják. A kódolás sem minden esetben egységes, pl. a karakterek kódolására az ASCII mellett az EBCDIC kód is használt. Más lehet egy több bájtos kód esetén az egyes bájtok sorrendje. Ezért egységes, absztrakt adatstruktúrákat kell kialakítani, amelyek kezelését a megjelenítési réteg végzi. További, e réteg által kezelt vonatkozások: az adattömörítés, illetve az átvitt adatok titkosítása.

Alkalmazási réteg (application layer): Mivel ez kapcsolódik legszorosabban a felhasználóhoz, itt kell a hálózati felhasználói kapcsolatok megoldásait megvalósítani. Mivel számos termináltípust használnak a hálózati kapcsolatokban, amelyek természetesen kisebb-nagyobb mértékben egymástól eltérnek, ezért egy hálózati virtuális terminált definiálnak, és a programokat úgy írják meg, hogy ezt tudja kezelni. A különbözõ típusú terminálok kezelését ezek után egy olyan kis — a valódi és e hálózati absztrakt terminál közötti megfeleltetését végzõ — programrészlet végzi. Másik tipikus, e réteg által megvalósítandó feladat a fájlok átvitelekor az eltérõ névkonvenciók kezelése, az elektronikus levelezés, és mindazon feladat, amit internet szolgáltatásként ismerünk.

Mivel az OSI modell szemlélete számos hálózat kialakítása után, a belõlük leszûrt tapasztalatok alapján történt, ezért a 6. ábrán összefoglaltuk néhány ismert hálózat és az OSI modell kapcsolatát.

Minden rétegben vannak aktív, mûködõ elemek ún. funkcionális elem-ek (más, elterjedt néven: entitás-ok), amelyek a rétegtõl várt funkciókat megvalósítják. Ez lehet egy program, vagy egy hardver elem (pl. egy be-kimeneti áramkör).

A rétegek közötti kommunikáció ún. szolgálatok segítségével valósul meg. A szolgálatok a rétegek ki/bemeneti pontján ún. SAP-ján (Sevice Access Point) keresztül érhetõk el. Ezek mindig két szomszédos réteg között találhatók. Lényegében a két réteg közötti kommunikáció ténylegesen ezeken a pontokon keresztül valósul meg. Például egy telefonrendszerben a SAP telefon fali csatlakozója, és a SAP címe az a telefonszám, amelyen keresztül a csatlakozóba dugott telefon hívható.

Általánosan fogalmazva az N+1 rétegbeli entitás (funkcionális elem) kapcsolati adatelemet (IDU-t) küld a SAP-on keresztül az N rétegben lévõ entitásnak. (7. ábra)

Az IDU két részbõl, a vezérlõinformációból (ICI) és az adatelembõl (SDU) áll. Az ICI csak az interfész megfelelõ mûködéséhez szükséges, a tényleges információt az SDU hordozza. Elképzelhetõ, hogy az adatelemet a N.-edik rétegbeli entitás még szétdarabolja és független protokoll-adatelemként küldi tovább. A szállítási, viszony és alkalmazási protokoll adategységekre (PDU-kra) rendre TPDU, (T=Transport), SPDU (S=Session), és APDU (A=Application) néven hivatkoznak.

A kommunikációt biztosító szolgálatoknak alapvetõen két különbözõ típusa lehetséges: az összeköttetés alapú és az összeköttetés mentes szolgálat.

A lényegét a telefonrendszer segítségével érthetjük meg. Ha valakivel beszélni akarunk akkor felemeljük a kagylót, a tárcsázás segítségével a telefonközponton keresztül kapcsolatot létesítünk (azaz felépítjük az összeköttetést) információt cserélünk (azaz használjuk) majd a beszélgetés végeztével letesszük a kagylót (vagyis bontjuk a kapcsolatot). Tehát a folyamat a kapcsolat felépítése, használata, majd bontása, és az információ átvitel sorrendjét szigorúan az adó határozza meg. Ez azt jelenti, hogy amilyen sorrendben küldjük az információt, a vevõ pontosan ebben a sorrendben kapja meg. Az összeköttetés kialakítása idõt vesz igénybe, így sok esetben csak akkor célszerû alkalmazni ha nagyobb mennyiségû információt akarunk átvinni.

Az információ ilyenkor az adó és a vevõ között a vevõ címét is tartalmazó információrészek (csomagok) segítségével kerül átvitelre, a levélkézbesítõ rendszer mûködéséhez hasonlító módon. Ilyenkor elképzelhetõ, hogy a részekre bontott információt a vevõ nem az adó által küldött sorrendben kapja meg, felmerül a csomagok helyes sorrendben történõ összerakásának a szükségessége is.

Melyik a jobb megoldás? — kérdezhetnénk. Mindkét megoldást annak megbízhatóságával minõsíthetünk, ami azt jelenti, hogy az átvitel során nem vesztünk adatot. A megbízhatóság megvalósításának az a módja, hogy a vevõ az információvétel tényét visszajelzi a küldõnek, azaz nyugtázza (nyugtát küld).

Ez természetesen nem minden esetben engedhetõ meg (például digitális hang- vagy képátvitel esetén), hiszen a nyugtázási megoldás késleltetést és külön adminisztrációt igényel.

A gyakorlatban a megbízhatatlan (azaz nem nyugtázott) összeköttetés mentes szolgálatot datagram szolgálatnak (datagram service) nevezik. A megbízható összeköttetés mentes szolgálat neve: nyugtázott datagram szolgálat (acknowledged datagram service).

Természetesen összeköttetés alapú szolgálatok esetén is megkülönböztethetünk megbízható és a nyugtázást nélkülözõ megbízhatatlan szolgálatokat.

Az elõbbiek illusztrálására a 8. ábrán összefoglaltuk a rétegszolgálatokat bemutató összefüggéseket:

Egy szolgálatot bizonyos alapmûveletek (primitívek) segítségével írhatunk le. Ezekkel definiáljuk, hogy egy szolgálat milyen tevékenységet végez el, és milyen jelzést ad tovább egy másik primitívnek. Az OSI modellben a primitívek négy osztálya lehetséges:

A köztük lévõ összefüggést a 9. ábra mutatja.

Ha a kapcsolat létrehozását a CONNECT, az adatátvitelt a DATA és a lebontást a DISCONNECT szavakkal jelöljük, akkor egy összeköttetés-alapú szolgálat nyolc szolgálat-primitívbõl áll [1]: 

A példában a CONNECT egy megerõsített szolgálat (nyugtázott), míg a DISCONNECT megerõsítetlen szolgálat (nincs nyugtázva külön a kérés).

Ábrajegyzék

Bevezetés

1.fejezet: A hálózatok célja, alkalmazása, alapfogalmak, Hálózati struktúrák, Hálózati architektúrák, Ellenõrzõ kérdések

2.fejezet: Fizikai átviteli jellemzõk és módszerek

3.fejezet: Közeg-hozzáférési módszerek

4.fejezet: Adatkapcsolati protokollok

5.fejezet: Hálózati réteg

6.fejezet: A felsõbb rétegek

7.fejezet: Lokális hálózatok

8.fejezet: A TCP/IP protokoll és az Internet

9. fejezet: Szótár

Irodalomjegyzék

Tárgymutató