A számítógép hálózatok egyik legdinamikusabban fejlődő területe a kisebb helyi hálózatok, azaz a lokális hálózatok. A legtöbb felhasználó a hálózatokkal ilyen formában találkozik csoportos munka, a kommunikáció, és az elosztott információkezelés hatékony eszközeként. Milyen előnyei vannak a számítógépek ilyen módon történő összekapcsolásának?
Hatékonyabban lehet felhasználni a rendszer erőforrásait; nem kell minden programot és adatot egy gépen tartani a munkához, az adatokhoz, amennyiben ez szükséges mások is hozzáférnek.
A perifériák száma is csökkenthető: közös nyomtatók, közös CD meghajtók is használhatók.
A fentiek mellett ma már a hálózat a munkatársak közötti hatékony kommunikáció eszköze is, levelezésre, közös adatbázisok és egyéb információk kezelésére is felhasználható.
A lokális hálózati szabványok kidolgozása itt is egy “de facto” szabvánnyal, az Ethernet-tel indult, amelyet a XEROX cég fejlesztett ki, és nagyon gyorsan elterjedt. A hivatalos szabvány kidolgozására az IEEE egy albizottságát kérték fel, amelynek tagjai között a gyártásautomatizálásban érdekelt képviselők is helyet foglaltak. Ők úgy gondolták, hogy a gyártásban részt vevő robotok LAN-okon keresztül lesznek összekötve, és pontosan rögzített időzítésekkel dolgoznak, ami a hálózati kapcsolat időbeliségét is meghatározza. Emiatt a hálózat adatátviteli idejének felülről korlátosnak kell lennie, azaz a legrosszabb esetben is, adott időn belül meg kell történnie az információátvitelnek. Sajnos az Ethernet nem rendelkezik ezzel a tulajdonsággal. Úgy is fogalmazhatnánk, hogy nem képes a valós idejű (real time) követelményeknek eleget tenni. Ezért ilyen esetre, két már akkor is létező szabványos megoldást, a vezérjeles sínt és az IBM által kifejlesztett vezérjeles gyűrűt választották. Ilyen módon három szabványt fogadtak el, amelyekre együttesen az IEEE 802-es szabvány részeként hivatkoznak. A szabványokat részekre osztották:
Megjegyzés: Az IEEE szabványok a .5-el nem érnek véget. A továbbiak, csupán felsorolva: 802.6 - Városi hálózatok (MAN), 802.7 - Szélessávú átvitel, 802.8 - Optikai kábelek, 802.9 - Integrált hang és adat lokális hálózatok, 802.10 - LAN-ok biztonsági kérdései.
Az ábra jól mutatja az IEEE 802 szabvány és az OSI modell kapcsolatát, és ejtsünk most néhány szót a rétegekről.
99. ábra: Az OSI modell és az IEEE 802
Ez a réteg foglalkozik az átviteli közegen keresztül a jelek fizikai átvitelével. Definiálják a különböző típusú kábeleket, csatlakozódugókat és aljzatokat. Az IEEE 802-es három olyan fizikai közeget szabványosított, amelyeket az architektúra fizikai rétegében használhatnak: a sodrott érpárt, a koaxiális kábelt (alap és szélessávút) és az optikai kábelt. A fizikai szabvány így megadja a kábel és az átvitel típusára, a kódolás módjára és az adat sebességére vonatkozó előírásokat. A fizikai réteg felelős a két berendezés közötti fizikai összeköttetés létesítéséért és megszüntetéséért, valamint az átviteli közegen keresztül bitek átviteléért. Meghatározza még átvitelre alkalmas formában az adatkódolást és dekódolást, vezérli az eszközök időzítését, hogy azokat az adott és vett jelek szinkronizálják.
Közeghozzáférés-vezérlési (MAC) alréteg
A lokális hálózatban lévő eszközök mindegyike a közös fizikai csatornán való hozzáférésért verseng. Mivel a LAN kialakításokban ezen a szinten számos hozzáférés-vezérlési módszert használnak ütközésest és ütközés mentest egyaránt, a bizottság ezek közül — ahogy ezt már az előbbiekben is leírtuk — a CSMA/CD, a vezérjel-busz és a vezérjel-gyűrű hozzáférés módszereket választotta ki szabványosításra. A közeghozzáférés-vezérlési alréteg szabványa négy funkciót határoz meg:
Logikai kapcsolatvezérlési (LLC) alréteg
Az adatkapcsolati réteg logikai kapcsolatvezérlés szintjén az IEEE 802-es szabványt hozott létre: ezen a szinten minden IEEE 802-es szabvány közös, már amit a felsőbb rétegek felé mutat. Az alréteg szervezi az adatfolyamot, parancsokat értelmez, válaszokat generál, a hibákat ellenőrzi és helyreállítási funkciókat hajt végre.
Ez az alréteg, a felette álló rétegeknek nyújt szolgáltatást ugyanolyan módon, ahogy azt a hagyományos adatkapcsolati protokoll nyújtja a távolsági hálózatban. Az OSI referenciamodellt követő LAN kialakításban, a logikai kapcsolatvezérlés feletti réteg tulajdonképpen a hálózati réteg.
Az LLC/MAC felületek közötti szolgáltatási előírások azokat a szolgáltatásokat rögzíti, amelyeket az LLC, és az alatta levő közeghozzáférés-vezérlési (MAC) alréteg felületei között definiálnak.
A logikai kapcsolatvezérlés felel teljes mértékben az állomások közötti adatblokkok cseréjéért. A lokális hálózatban az adatblokkok cseréjéhez a hálózat állomásai között létesítendő logikai kapcsolatra van szükség.
Ahhoz, hogy meg tudják különböztetni az ugyanazon állomás által létesített különböző cseretípusokat, bevezették a szolgáltatás-hozzáférési pont (Service Access Point — SAP) fogalmát, amelyet a hálózati állomásban az egyetlen adatcserében résztvevő egyedi elem azonosítására használnak. (lásd 1. Fejezet) A szolgáltatás-hozzáférési pontot úgy is értelmezhetjük, mintha egy port címe, vagy egy állomás magasabb rétegeihez való hozzáférési pont lenne.
Az 100. ábrán látható két szolgáltatás-hozzáférési ponttal rendelkező eszköz különböző más eszközökkel történő adatblokk cserére használhatja a SAP-jait. Az eszköz természetesen számos SAP-ot használhat. Azt a szolgáltatás-hozzáférési pontot, amelyik adatblokkot küld, forrás szolgáltatás-hozzáférési pontnak (Source SAP — SSAP), azt pedig, amelyik adatblokkot vesz rendeltetési szolgáltatás-hozzáférési pontnak (Destination SAP — DSAP) nevezik.
100. ábra Szolgálat hozzáférési pontok
Azt az adatblokkot, amely a forrásállomás logikai kapcsolatvezérlési alrétegéből eljut a célállomás logikai kapcsolatvezérlési alrétegéig, logikai kapcsolatvezérlési protokoll adatblokknak (LLC Protocol Date Unit — LLC PDU) nevezzük Az adás folyamán a forrásállomás logikai kapcsolatvezérlő alrétege átadja az adatblokkot a közeghozzáférés-vezérlő alrétegnek. Az átadott adatblokk felépítése is az ábrán látható.
Ezek az adatblokkok parancsokat és nyugtákat is hordozhatnak, azaz az üzenet feldolgozásának a vezérlésére használják.
A forrás SAP cím mindig egyedi, ami egyetlen olyan SAP-ot azonosít, amely az eredeti adatblokkot küldte. A rendeltetési SAP cím vagy egy egyetlen SAP-ot azonosító egyedi cím, vagy csoportcím. A csoport SAP cím a rendeltetési SAP-ok olyan csoportját határozza meg, amelybe tartozó rendeltetési állomás mindegyike veszi az adatblokkot.
A rétegek közötti szolgálatokról, az első fejezetben már írtunk, így itt csak összefoglaló jelleggel foglalkozunk velük.
Általában minden szolgáltatást megvalósító eljárásnak — primitívnek — a működéséhez paraméterekre is szükség van. Ezek összefoglalva: a célcím, a forráscím, az adatblokk vagy mutatója, az átvitel prioritási szintje, jelzőbitek az átvitel sikerességének jelzésére, stb.
A felsőbb hálózati réteg és a logikai kapcsolatvezérlési alréteg felületek közötti kapcsolat számára két műveleti típust definiálnak: a kapcsolatmentes szolgáltatást, illetve a kapcsolatorientált szolgáltatást.
Az első típus esetén nincs szükség logikai kapcsolat létrehozására az adó- és vevőállomás között, és minden elküldött adatblokkot közvetlenül dolgoznak fel. Nem végeznek sorszámellenőrzést (amivel biztosítanák, hogy az adatblokkot ugyanabban a szekvenciában vegyék, mint az a kiküldés, során volt), és a vevőállomás az adatblokk vétele után nem küld nyugtát. A kapcsolatmentes szolgáltatásoknál nincs folyamatvezérlés és hibajavítás. (azaz datagram szolgáltatás). Itt csak két szolgálati primitív van:
L_DATA.request : A hálózati réteg az LLC-hez az adatblokkot továbbítja, és kéri elküldését.
L_DATA.indication : Jelzi a hálózati rétegnek, hogy adatblokk érkezett, majd továbbítja is.
A második műveleti típus kapcsolatorientált szolgáltatás: Az adó- és vevőállomás között kapcsolatot kell létesíteni a műveletek megkezdése előtt, összeköttetést kell fenntartani majd az összeköttetést bontani.
Itt öt primitív osztályt definiáltak: az L_CONNECT primitívek két SAP közötti logikai kapcsolat létesítésére szolgálnak, míg az L_DISCONNECT primitívek a kapcsolat bontására. Az L_DATA_CONNECT primitívek a felépített összeköttetésen keresztüli adatátvitelt vezérlik. Az L_RESET primitívekkel hozható alaphelyzetbe az összeköttetés. Az L_CONNECTION_FLOWCONTROL primitívek a két réteg közti adatcserét vezérlik, a sebességkülönbségeket egyenlítik ki.
Az LLC/MAC interfész szolgáltatások lehetővé teszik, hogy az egyik állomás LLC alrétege adatot cseréljen a másik állomás ugyanezen alrétegével. Ezt három szolgálati primitív segítségével valósítják meg:
MA_DATA.request: Adatblokk küldésének kérése,
MA_DATA.indication: Adatblokk vétele és továbbítása megtörtént a MAC rétegből az LLC rétegbe,
MA_DATA.confirm: LLC jelzi, hogy elfogadta.
A lokális hálózatok fizikai egységei
A lokális hálózati kommunikáció feladatait az erre a célra tervezett hardver és firmware (ROM-ba égetett, a kártyán lévő program) látja el. Személyi számítógépekből álló hálózatokban használt fizikai összetevők a következők:
Az adapterkártya Ezt a speciális perifériakártyaként kapható eszközt, az adapterkártyát, a hálózat állomásaként használni kívánt valamennyi személyi számítógépbe beépítik. Az adapterkártya tartalmazza a logikai kapcsolatvezérlést, és a közeghozzáférést vezérlő funkciókat megvalósító hardvert és förmvert (firmware).
A kábelrendszer A kábelrendszer azt a kábelt, ill. vezetéket jelenti, amelyet a hálózatban lévő eszközök összekapcsolására használnak. Általában idetartoznak még azok a csatlakozószerelvények is, amelyek lehetővé teszik, hogy az eszközök a kábelre csatlakozzanak. A legtöbb lokális hálózatnál használt alapvető vezetékválaszték a következő: sodrott érpár kötegből álló kábel, koaxiális kábel és a fénykábel.
Koncentrátorok és erősítők Egyes lokális hálózati kialakítások koncentrátorokat, ill. hozzáférési egységeket használnak, hogy a hálózati jelek erősítése és elosztása megoldott legyen, illetve a hálózatban levő eszközök egy központi helyen kerüljenek összeköttetésbe egymással. Ezeket szokták HUB-oknak, jelismétlőknek is nevezni.
A most következő részekben olyan jellegzetes lokális hálózatokat vizsgálunk meg, amelyek korábban tárgyalt és bemutatott különböző architektúrák és szabványok szerint épülnek fel. A lokális hálózatokban a használt számítógépeket két csoportba sorolhatjuk: az információt felhasználó munkaállomások, ezeken dolgoznak a felhasználók, és az információt szolgáltató számítógépek az ún. szerverek. Természetesen ez a két kategória — ahogy ezt a későbbiekben is látni fogjuk — fizikailag nem válik élessen ketté.
1.fejezet: A hálózatok célja, alkalmazása, alapfogalmak
2.fejezet: Fizikai átviteli jellemzők és módszerek
3.fejezet: Közeg-hozzáférési módszerek
4.fejezet: Adatkapcsolati protokollok
7.fejezet: Lokális hálózatok folytatása: az IEEE802.3 szabvány és az ETHERNET, Vezérjeles sín (vezérjel busz), Vezérjeles gyűrű, FDDI, a MAP és a TOP, lokális hálózati operációs rendszerek, Ellenőrző kérdések
8.fejezet: A TCP/IP protokoll és az Internet