Számítógép-hálózatok oktatási segédlet

Almási, Béla

Debreceni Egyetem, Informatikai Kar

Új Széchenyi Terv logó.

2011.

Előszó

A Számítógép-hálzatok oktatási segédanyag célja, hogy egy jól használható vázlatot adjon a hálózatok (elsősorban IP alapú kommunikációs hálózatok) működésének vizsgálatához. A hálózatok témakör igen nagy mennyiségű anyagot ölel fel. A segédlet ebben az óriási ismeretanyagban egy egyetemi szemeszterre (kb. 30 óra előadás + gyakorlat követésére) tervezve, elsősorban a fizikai, adatkapcsolati és hálózati réteg kommunikációs technológiáira fókuszál. Igyekeztünk jól felépített, tiszta fogalomrendszerrel és (amennyire lehet magyar nyelvű) terminológiával dolgozni. Az angol nyelvű szakkifejezések (elsősorban az elterjedt használatuk és szakmai körökben elfogadott egyértelműbb jelentésük miatt) minden lényeges helyen említésre kerülnek. Az elektronikus megjelenési forma lehetőségeit kihasználva számos kép és interaktív animáció segíti az anyag elsajátítását.

Pályázati logó

A tananyag a TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0046 számú Kelet-magyarországi Informatika Tananyag Tárház projekt keretében készült. A tananyagfejlesztés az Európai Unió támogatásával és az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.

Magyarország megújul logó.

Nemzeti Fejlesztési Ügynökség http://ujszechenyiterv.gov.hu/ 06 40 638-638

Új Magyarország Fejlesztési Terv


Tartalom

I. Alapfogalmak
1. Számítógép-hálózatok alapfogalmai
1.1. Számítógép-hálózat
1.2. Számítógép-hálózatok osztályozása méretük szerint
1.3. Számítógép-hálózati csomópont
1.4. Adatátviteli közeg, csatorna, ütközés
1.5. Jel, kódolás, moduláció, multiplexelés
1.6. Adatátviteli sebesség
1.7. Modulációsebesség
1.8. Információátviteli kapcsolattípusok
1.9. Információátvitel irányítottsága
1.10. Kapcsolási módok
1.11. Címzési alapfogalmak
1.12. Számítógép-hálózati protokoll
2. Rétegelt hálózati architektúra
2.1. Rétegek (szintek), protokollok, interfészek
2.2. Rétegelt hálózati architektúra - fogalmak
2.3. Hálózati kommunikáció vázlata
2.4. Hálózati kommunikáció - fogalmak
2.5. OSI referenciamodell
2.6. Az OSI modell rétegei
2.7. TCP/IP - OSI modell leképezése
2.8. Hibrid referenciamodell
2.9. Hálózati kapcsolóelemek
II. Fizikai réteg
3. Fizikai réteg
3.1. Korlátozott sávszélesség
3.2. Vonali zaj (noise)
3.3. Csillapítás
4. Átviteli közegek, médiumok
4.1. Vezetékes médiumok csillapítása
4.2. Csavart érpár
4.2.1. Fizikai jellemzők
4.2.2. Átviteli jellemzők
4.3. Koaxiális kábel
4.3.1. Fizikai jellemzők
4.3.2. Átviteli jellemzők
4.4. Optikai szál
4.4.1. Fizikai jellemzők
4.4.2. Előnyök
4.4.3. Alkalmazásai
4.4.4. Átviteli jellemzők
4.4.5. Típusok
4.5. Rádiófrekvenciás (vezeték nélküli) adatátvitel
5. Jelkódolási technológiák
5.1. Jelkódolás
5.2. NRZ jelkódolás
5.3. RZ jelkódolás
5.4. NRZI jelkódolás
5.5. Manchester (PE) jelkódolás
6. Modulációs technológiák
6.1. Szinuszos vivőjű digitális moduláció
6.1.1. Amplitúdó billentyűzés (Amplitude Shift Keying, ASK)
6.1.2. Frekvencia billentyűzés (Frequency Shift Keying, FSK)
6.1.3. Fázis billentyűzés (Phase Shift Keying, PSK)
7. Topológiák
7.1. Csillag (kiterjesztett csillag)
7.2. Gyűrű
7.3. Busz (sín)
7.4. Fa
III. Adatkapcsolati réteg
8. Adatkapcsolati réteg általános jellemzői
8.1. Szolgáltatások
8.2. Keretezés
8.3. IEEE LAN adatkapcsolati réteg szabványok
9. Közeghozzáférési alréteg (MAC)
9.1. MAC osztályozás
9.2. Frekvenciaosztásos multiplexelés (FDM)
9.3. ALOHA
9.4. Réselt ALOHA
10. Ethernet (CSMA/CD)
10.1. Ethernet (802.3) keretformátum
10.2. Ethernet
10.3. Ethernet kerettovábbítás (CSMA/CD)
10.4. Ethernet keret fogadása
10.5. Fast Ethernet (802.3u)
10.6. 4B/5B bitkódolás
10.7. Gigabit Ethernet (802.3ab, 802.3z)
10.8. Ethernet kapcsolás, szegmentálás
10.9. Kapcsolók (switchek)
10.10. Ethernet kapcsolás folyamata (Ethernet switching)
11. Vezérjeles közeghozzáférés, Token ring
11.1. Vezérjeles gyűrű, Token ring (ISO/IEEE 802.5)
12. Kódosztásos közeghozzáférés (CDMA)
12.1. Alapötletek
12.2. Matematikai háttér
13. WAN adatkapcsolati réteg megoldások
13.1. SLIP
13.2. PPP
13.3. N-ISDN technológia
13.4. Szélessávú, többszolgáltatású hálózatok (B-ISDN)
13.5. ATM (Asynchronous Transfer Mode)
13.5.1. Az ATM protokoll architektúrája
13.5.2. ATM
13.5.3. Működési váz
13.5.4. Az ATM cella felépítése
13.5.5. Az ATM kapcsolás hatékonysági vizsgálata
14. ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)
14.1. Alapötletek
14.1.1. Az ADSL működésének jellemzői/ötletei
14.1.2. ADSL frekvenciatartományok
14.1.3. Zavarforrások az ADSL adatátvitelben
14.1.4. Az ADSL rendszertechnikai felépítése
IV. Hálózati réteg
15. Az IP technológia hálózati rétege
15.1. Az IP hálózati protokoll
15.2. IP címek
15.2.1. IP címosztályok
15.2.2. Hálózati maszk
15.2.3. Speciális IP címek
16. Internet Control Message Protocol
16.1. Az ICMP protokoll
16.2. ICMP csomagszerkezet
17. IP forgalomirányítási alapok
17.1. Forgalomirányítási alapfogalmak
17.2. Hálózati protokollok forgalomirányítási felosztása
17.3. Forgalomirányítók (alapvető) működése
17.4. IP cím illesztés
18. IP alhálózatok
18.1. IP alhálózatok
18.2. Forgalomirányítás alhálózatok között
19. IPv4 problémák – 1990
19.1. Az osztály alapú IP címkiosztási rendszer problémái
19.2. CIDR - Az IP címosztály-problémák rövidtávú megoldási ötlete
19.2.1. Kontinensek IP címtartományai
19.3. CIDR címkiosztási példa
19.3.1. CIDR példa - routing
20. NAT – Network Address Translation (középtávú megoldás)
20.1. NAT alapfogalmak
20.2. NAT – működési elv
20.3. A NAT erőforrásigénye
21. A kettős címrendszer problémái
21.1. Hálózati címből fizikai cím meghatározása (ARP)
21.1.1. ARP keret szerkezete
21.2. Fizikai címből hálózati cím meghatározása (RARP)
21.2.1. DHCP fejrész szerkezete
V. IP forgalomirányítás
22. Forgalomirányítási alapismeretek
22.1. Forgalomirányítási alapfogalmak
22.2. Az útválasztás alapvető működése
22.3. Forgalomirányítási konfigurációk osztályozása
23. Távolságvektor alapú forgalomirányítás (Distance Vector Routing)
23.1. Távolságvektor alapú forgalomirányítás - matematikai háttér
23.2. Távolságvektor alapú forgalomirányítás - routing tábla problémák
23.3. Routing Information Protocol (RFC 1058)
23.4. Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP)
24. Kapcsolat-állapot (link-állapot) alapú forgalomirányítás (Link State Routing)
24.1. A legrövidebb út számítása (Dijkstra algoritmus)
24.2. Open Shortest Path First (RFC 1131)
24.2.1. OSPF Specialitások (hatékonyságnövelő ötletek)
VI. Szállítási réteg
25. UDP (User Datagram Protocol)
26. TCP (Transmission Control Protocol)
26.1. TCP fejrész
26.2. Portszámok
26.3. TCP háromutas kézfogás
VII. Alkalmazási réteg
27. DNS - Tartománynév-kezelő rendszer
27.1. Nevek használata - kezdeti megoldások
27.2. DNS tervezési szempontok
27.3. DNS alkalmazási feltételezések
27.4. DNS komponensek
27.4.1. Tartománynevek tere
27.4.2. Erőforrás rekordok
27.4.3. A tartománynév-tér partícionálása
27.4.4. Névszerverek
27.4.5. Címfeloldó (resolver) programok
Irodalomjegyzék