Számítógép Hálózatok - Segédlet 2018-2019. tanév II. félév

Tisztelt hallgatók!

Az alábbiakban majd néhány - innen-onnan idemásolt - dokumentumot találhatnak, amely segíthet a tárgy ismeret-anyagának elsajátításában. Az itt összegyűjtött irodalmak helyenként jelentősen túlnyúlnak azon az ismeretanyagon, amit az órákon hallhattak. Ez esetben - természetesen - a számonkérés nem terjeszkedik túl a leadott anyagon. Az irodalmak további tartalmát tekintsék „szorgalmi” olvasmánynak.

A leírások vegyesen magyar, illetve angol nyelvűek. Azt remélem, hogy az itt fellelhető idegen nyelvű írások megértése lényeges problémát nem jelent.

A dokumentumok lehetőség szerint eredeti formájukban szerepelnek, meghagyva a szerzőre (személy, cég) vonatkozó információkat mindenhol, ahol az eredetileg is szerepelt.

Természetesen a szükséges ismeretek más forrásokból is megismerhetők! Az Interneten rengeteg különféle dokumentum, leírás, tutorial, összefoglaló, white paper, és egyéb iromány található. Mindegy melyiket választják, az itt felsoroltakat, avagy Önök által fellelt másokat, a lényeg, hogy megismerjék a fogalmakat, és képet alkossanak arról, hogyan is működnek a számítógép hálózatok.

Ha az alább felsorolt írások valamelyikében hibát, félreértést találnának - ami sohasem lehetetlen –, kérem, jelezzék, hogy javíthassam.

Remélem a közzétett írások segítik felkészülésüket! Ennek reményében,

Üdvözlettel,
Tiszai Tamás

Ajánlott irodalom

Az alább felsorolt irodalmakat olyannak ítélem, amelyek több (avagy mindegyik) témakörrel kapcsolatban is hasznos ismereteket tartalmaznak, ezért ezek megismerését nyomatékosan ajánlom.

[1] Andrew S. Tanenbaum: Számítógép Hálózatok második, bővített, átdolgozott kiadás, Prentice Hall - Panem 2004. (ISBN 963-545-384-1) egy igazi könyv, papírra nyomtatva J, ha tehetik, kérjék kölcsön, olvassák el
[2] David J. Wetherall, Andrew S. Tanenbaum: Számítógép-hálózatok harmadik, bővített, átdolgozott kiadás Prentice Hall - Panem 2013. (ISBN: 978-963-545-529-4) az előző könyv megújított változata, sok-sok papíron, mivel 968 oldal…
[3] Petrényi József: TCP/IP alapok - I. kötet Egy jó tollú kolléga alapos, részletekbe menő írása az internet technológia alapvető (a félév során többnyire érintett) ismereteiről. Konkrét példák esetén a könyv a Microsoft Windows operációs rendszerét veszi alapul. A tárgy keretében érintett témakörök többsége megtalálható benne.
[4] Tiszai Tamás: Számítógép Hálózatok - az órákon emlegetett „rövid jegyzet” Ez a jegyzet több, az előadásokon már nem részletezett témakört is érint. Ezek az 1-2 oldalas fejezetek többnyire régebbi technikákat mutatnak be, amelyek manapság már ritkán használatosak. Kérem azonban, hogy a fejlődés megismerése érdekében ezeket a részeket is olvassák el (a vizsgán sorra kerülhetnek).

További (opcionális) ajánlott irodalom

Az itt következő írások többnyire nagyon hosszúak, tehát csak azon részeket keressék ki bennük, amely konkrét kérdéseikre ad választ. Az itt felsorolt könyvek valójában ugyanazon témakörrel foglalkoznak, tehát bizonyos értelemben felcserélhetők.

[5] IBM Redbooks: TCP/IP Tutorial and Technical Overview Csaknem 1000 oldalas összefoglaló leírás a TCP/IP protokoll stack mibenlétéről. Ha alapvető ismeretek részletes kifejtését keresik, itt minden bizonnyal megtalálják. (A kötet majd’ húsz évvel ezelőtt íródott, de azóta az IBM szakemberei többször aktualizálták.)
[6] Charles M. Kozierok: The TCP/IP Guide A szerző tiszteletre méltó igyekezettel kidolgozott magyarázó dokumentációja a TCP/IP protokoll család számos tagjának működéséről. (Amint látják, komoly munkáját bárki ingyen elérheti, fizetséget csak attól vár, aki a sokszáz oldalnyi írást egyetlen PDF állományként szeretné megőrizni.)
[7] Connected: An Internet Encyclopedia Meglehetősen régi dokumentum, így csak az alapelvek, ritkán/lassan változó fogalmak kapcsán keressék.
[8] Petrényi József: TCP/IP alapok - II. kötet A korábban ajánlott könyv második része, amely többnyire a felhasználói szintű protokollokkal foglalkozik, csupa olyasmivel, amire nem jutott idő a félév során (vagyis tartalma nem része a vizsgának).
[9] Petrényi József: TCP/IP 1 óra alatt A korábban megismert író gyorstalpaló könyve. Igazat mond a cím: az alapok, tömören.
[10] Stephen A. Thomas: IP kapcsolás és útválasztás Kiskapu Kft. 2002. (ISBN 963-9301-41-8) Azok számára lehet hasznos olvasmány, akik a legismertebb routing protokollok működését szeretnék részletesen megismerni.
[11] W. Richard Stevens: TCP/IP Illustrated, Volume 1 - The Protocols Addison Wesley Longman, Inc. 1994 (ISBN 0-201-63346-9) Régen keletkezett alapmű, amely több mint 20 éves kora ellenére - a számos részletes magyarázó példa és megjegyzés eredményeként - ma is hasznos olvasmány.
[12] Eric A. Hall: Internet Core Protocols: The Definitive Guide O’Reilly & Associates, Inc. 2000 (ISBN 1-56592-572-6) Tartalmát tekintve sokban azonos a [11]-es könyvvel, de annál modernebb, ugyanakkor tömörebb leírását adja a TCP/IP protokoll-család alapvető komponenseinek.

Témakörök (órák)

A következő pontok felsorolják az órákon - többé-kevésbé - érintett témaköröket, a terület alapvető komponenseit. Az „ajánlott irodalom” alatt egyrészt a felsorolt irodalmak megfelelő fejezeteire történő pontosító utalásokat találhatnak, másrészt a témakörrel foglalkozó további - a tantárgy határain többnyire messze túlmutató (vagyis a vizsgán számon nem kért) - írásokra mutató linkek állnak. Ne gondolja tehát senki, hogy az alább elérhető írások mindegyikét végigolvasva lehet csak megszerezni a sikeres vizsgához szükséges tudást. Nem! Olvassák el az alapvető ismereteket tárgyaló részeket, ebből összegezzék a szükséges ismereteket, a többi részre tekintsenek érdekességként, amely bővítheti szakmai tájékozottságukat.

1. Témakör

A számítógép hálózatok kialakulása, célja, szabványai

A számítógép-hálózat fogalma, kialakulásuk rövid története, a szabványok szükségessége, fontosabb szabványok, a számítógép-hálózatok osztályozása: sebesség, kiterjedés, célja (privát/nyilvános) szerint.

Ajánlott irodalom:

= [1] Tanenbaum: Hálózatok - 1.6 fejezet

= [3] Rövid jegyzet - 2-4. oldal

= A számítógép hálózat fogalma (Wikipedia) - a cikk elején a tömör definíció

= Az Internet rövid története - az írás 1-9. oldalai

= Brief History of the Internet - a téma után alaposabban érdeklődőknek

= Néhány alapfogalom tömör bemutatása - az írás 1-8. oldalai

= History of the Internet - rövid animáció a hálózatok és az Internet kialakulásáról

Alapvető hálózati fogalmak

A soros/párhuzamos, szimplex/(fél)duplex, aszinkron/szinkron adatátvitel fogalma. Az adatátvitel mértékegységei. A hálózatok topológiai osztályozása: csillag, gyűrű, fa, sín elrendezésű hálózatok. A vonalkapcsolt/csomagkapcsolt hálózatok fogalma.

Ajánlott irodalom:

= [3] Rövid jegyzet - 4. oldal

= Kommunikációs alapismeretek - jónéhány alapfogalom bevezetése és rövid magyarázata (1. és 2. dia)

= Adatátviteli alapfogalmak - a fizikai réteg néhány jellemző fogalmának áttekintése

= Hálózati topológiák (Wikipedia) - a hálózatok lehetséges nyomvonalai szerinti csoportosítás

= Vonal / csomagkapcsolás fogalma (Wikipedia) - a két fontos alapfogalom bevezetése

= Vonal/csomagkapcsolás - a két gyökeresen különböző megoldás részletesebb bemutatása

Adatátvitel fizikai közegei

UTP/STP/koax rézvezeték, üvegszál, mikrohullám, lézer, szórt spektrum alkalmazása.

Ajánlott irodalom:

= [1] Tanenbaum: Hálózatok - 2.2, 2.3 fejezetek

= Fizikai hálózatok - a fizikai réteg néhány mértékegységének, és az átviteli közegek bevezetése

= Kommunikációs alapismeretek - az adatátvitel és az átviteli közegek alapismeretei (3-13. dia)

= Understanding Spread Spectrum for Communications - rádiós hálózatok esetében alkalmazott módszer alapjai

= Category 5 / 5E & Cat 6 Cabling Tutorial and FAQ's - Ethernet hálózatok ma használatos kábeleinek bemutatása

= Basic Principles of Fiber Optics - az üvegszálak működésének alapjai

Multiplexálás, keretképzés, hibajavítás, folyamatvezérlés, ablakozás

Átviteli közegek hatékony kihasználása, multiplexálás. Adatátviteli egységek (keret) létrehozása, keretképzés, szinkronizálás. Hibafelderítés, a CRC fogalma, hibajavítás lehetséges megoldásai, hibajavítás ismétléssel. Forgalomvezérlés, az ablak (window) fogalma. Különféle ablakozási technikák felhasználása a forgalomvezérlés megvalósítása során.

Ajánlott irodalom:

= [1] Tanenbaum: Hálózatok - 3.0, 3.2, 3.3, 3.4 fejezetek

= [2] Petrényi: TCP/IP alapok I. - 3.3 fejezet (elszórva a sok különböző alfejezetben)

= [3] Rövid jegyzet - 5-6. oldal, ennél rövidebben bevezetni e fogalmakat aligha lehet… 😊

2. Témakör

Az ISO - Open Systems Interconnection (OSI) referenciamodell - ISO/IEC 7498-1

A modell kidolgozását 1977-ben az ISO irányítása alatt álló „Open Systems Interconnection” munkacsoport kezdte meg. Az első változatot 1978-ban publikálták, az átdolgozott - széles körben elfogadott, lényegileg „véglegesnek” tekinthető - formáját 1984-ben nyerte el.

= AZ OSI modell rövid története

Az OSI modell alapelvei, nyílt rendszerek, réteges felépítés (célok/előnyök), a protokoll fogalma, megvalósítása véges állapotú automaták segítségével.

Ha mozog valami, jobban odafigyelünk. Nézzék meg hát a következő két animációt..

Ajánlott irodalom:

= [1] Tanenbaum: Hálózatok - 5.5, 5.6 fejezetek

= [2] Petrényi: TCP/IP alapok I. - 2.1 fejezetek

= [3] Rövid jegyzet - 2-3. oldal

= A Wikipedia magyar nyelvű szócikke

= Egy angol nyelvű TCP/IP összefoglaló - az írás 10-14. oldalai

= OSI Reference Model illustrated - csak a lényeg, egyetlen oldalon

= The OSI Model: Understanding the Seven Layers of Computer Networks

= Determinisztikus véges állapotú automata (vagyis: protokollgép) (Wikipedia)

= Csak érdekességképpen: Fontosabb protokollok listája (rengeteg… Itt csak a könyv tartalomjegyzéke és néhány oldala található. Bemutatásának célja mindössze annyi, hogy érzékeltesse: különféle célokra milyen sok protokollt hoztak már eddig is létre.)

3. Témakör

Az Ethernet és az IEEE 802.<x> szabványcsalád technológia alapjai

Az Ethernet története, alkalmazott topológia, adatátviteli közegek. A CSMA/CD protokoll elve, a megvalósítás részletei. Ethernet címek felépítése, Ethernet csomag felépítése. Az Ethernet hálózat kiegészítő elemei: hub, bridge, switch. 10/100/1000 Mbit/s és még gyorsabb sebesség-osztályok.

Ajánlott irodalom:

= [1] Tanenbaum: Hálózatok - 4.3, 4.7 fejezetek

= [2] Petrényi: TCP/IP alapok I. - 3. fejezet

= [3] Rövid jegyzet - 9-10. oldal

= Helyi hálózatok - 1-32, 54-61, 72-87 oldal

= Ethernet - the LAN Killer

= Back to Basics: LAN Technologies - 1-20. oldal

= Ethernet Technologies - az írás 1-12. oldalai

= Ethernet Tutorial Part I: Networking Basics

= Ethernet Tutorial Part II: Adding Speed

= Ethernet Tutorial Part III: Sharing Devices

= Fast Ethernet Tutorial

= 10Gbit Ethernet Technology Overview (érdeklődőknek)

= Ethernet Alliance - 400 Gb/s Ethernet: Why Now? (érdeklődőknek)

Ethernet switch alkalmazásával elérhető LAN megoldások

Virtuális LAN-ok fogalma, felhasználása. Forgalomszűrés, hozzáférés-vezérlés.

Ajánlott irodalom:

= [1] Tanenbaum: Hálózatok - 4.3 fejezetek

= [2] Petrényi: TCP/IP alapok I. - 2.2.6 fejezet

= LAN (Ethernet) kapcsolás

= Switching Tutorial

= 802.1Q VLAN (Wikipedia)

= The Virtual LAN Technology Report

Vezeték nélküli LAN technológiák (az órákon nem jutott rá idő, de aktuális, ezért olvassanak bele)

Ethernet 802.11 szabványcsalád, a WiFi. Vezeték nélküli hálózati topológiák. Hálózatbiztonsági szempontok érvényesítése, WPA/WPA2 megoldások.

Ajánlott irodalom:

= [1] Tanenbaum: Hálózatok - 4.4, 4.5 fejezetek

= [2] Petrényi: TCP/IP alapok I. - 3.1.4 fejezet

= a WiFi működése (Wikipedia)

= Wireless Bandwidth - Not Necessarily as Advertised

= Wireless LAN Security: What Every Technology Professional Should Know

4. Témakör

Internet-alapelvek

Az Internet hálózat kialakulásának története, az Internet elvi alapjai, az ISO/OSI és TCP/IP referenciamodell összevetése, azonosságok, eltérések, Internet dokumentumok, RFC-k.

Ajánlott irodalom:

= [1] Tanenbaum: Hálózatok - 1.4 fejezet

= [2] Petrényi: TCP/IP alapok I. - 2.1, 2.2.1 fejezetek

= Bevezetés az Internet protokollokba

= Egy angol nyelvű TCP/IP összefoglaló - az írás 10-14. oldalai

= Why the Internet only just works

Internet címzés

Az Internet címek, mint a kapcsolat előfeltételei. Az Internet címek (IPv4) felépítése, csoportosítása. Egyedi és csoportcímek (unicast, multicast, broadcast). Az alhálózat (subnetwork) fogalma, célja, felhasználása IP hálózatokban. A fizikai és az Internet címek összerendelése, ARP és RARP protokollok célja, működése. A privát címek fogalma. A Classless Inter-Domain Routing (CIDR) fogalma, felhasználása. Hálózati paraméterek automatikus beállítása, a DHCP protokollok működése.

Ajánlott irodalom:

= [1] Tanenbaum: Hálózatok - 5.6.2 fejezet

= [2] Petrényi: TCP/IP alapok I. - 3.2, 4.1.1, 4.1.2, 6.1 fejezetek

= [3] Rövid jegyzet - 16-19. oldal

= Egy angol nyelvű TCP/IP összefoglaló - az írás 21-35. 41-46. és 65-72. oldalai

= Understanding IP Addressing

= IP Subnetting

= Hálózati címfordítás - (Network Address Translation) (Wikipedia)

= Introduction to DHCP - 1-2. fejezetek

Forgalomirányítás - routing - IP hálózatokban

IP datagram direkt és indirekt továbbítása, hálózatok összekapcsolása, útvonalválasztás, forgalomirányítók. Irányító protokollok célja, működésük alapjai. MPLS fogalma, alapelvei, vázlatos működése, segédprotokolljai (LDP, RSVP-TE)

Ajánlott irodalom:

= [1] Tanenbaum: Hálózatok - 5.5, 5.6 fejezetek

= [2] Petrényi: TCP/IP alapok I. - 2.2.6, 4.1.2 fejezetek

= Internet használata (internetworking)

Az IP következő generációja - IPv6

Az IPv6 kifejlesztésének okai, céljai. A kibővített címtér adta lehetőségek, a címek értelmezése. Az IPv6 datagram felépítése, értelmezése. IPv6 konfigurációs kérdések.

Ajánlott irodalom (nem kötelező):

= [1] Tanenbaum: Hálózatok - 5.6.8 fejezetek

= [2] Petrényi: TCP/IP alapok I. - 4.2 fejezet

= Egy angol nyelvű TCP/IP összefoglaló - az írás 72-87. oldalai

= Az IPv6-ról röviden

= IPv6 Introduction and Configuration - bevezető összefoglalás az 1-26. oldalakon

= IPv6 témájú (hosszú és részletes) korábbi szakdolgozat (csak érdeklődőknek)

= Migrating to IPv6

5. Témakör

Kapcsolatmentes adatátvitel, az Internet Protokoll (IP)

A kapcsolatmentes adatátvitel módszere, az IP célja, lehetőségének határai. Az IP datagram felépítése, az adatbeágyazás fogalma. Az MTU fogalma, a datagram tördelése és visszaállítása, IP opciók, céljuk, felhasználásuk.

Ajánlott irodalom:

= [1] Tanenbaum: Hálózatok - 5.6 fejezet

= [2] Petrényi: TCP/IP alapok I. - 4.1 fejezet

= [3] Rövid jegyzet - 15. oldal

= Egy angol nyelvű TCP/IP összefoglaló - az írás 15-20. oldalai

6. Témakör

IP hálózatok vezérlése - ICMP

Az IP hálózat vezérlésének igénye, a megoldás módszerei. Az Internet Control Message Protocol (ICMP) bemutatása. Alapvető ICMP üzenetek értelmezése, felhasználása.

Ajánlott irodalom:

= [1] Tanenbaum: Hálózatok - 5.6.3 fejezet

= [2] Petrényi: TCP/IP alapok I. - 4.1.3 fejezet

= [3] Rövid jegyzet - 20. oldal

= Egy angol nyelvű TCP/IP összefoglaló - az írás 46-51. oldalai

= ICMP - Az Internet hiba- és vezérlő üzenet továbbító protokollja

7. Témakör

Nem garantált minőségű szállítási szolgálat - UDP

A nem garantált minőségű átviteli hálózatok felhasználási lehetőségei, korlátai. Az UDP bemutatása, felhasználásának tipikus területei, korlátai. Entitások megcímzése egy adott IP címen belül, a socket és port fogalma.

Ajánlott irodalom:

= [1] Tanenbaum: Hálózatok - 6.4 fejezet

= [2] Petrényi: TCP/IP alapok I. - 5.1 fejezet

= [3] Rövid jegyzet - 21. oldal

= Egy angol nyelvű TCP/IP összefoglaló - az írás 63-65. oldalai

8. Témakör

Garantált minőségű szállítási szolgálat - TCP

A garantált minőségű adatátvitel jellemzői, megvalósítási lehetőségei. A TCP jellemzői, működésének alapjai. Hibajavítás, forgalomvezérlés. A virtuális csatorna fogalma, megvalósítása a TCP segítségével. Adaptációs képességek a TCP-ben, hatásuk a hálózat üzemeltetésére.

Ajánlott irodalom:

= [1] Tanenbaum: Hálózatok - 6.5 fejezet

= [2] Petrényi: TCP/IP alapok I. - 5.2 fejezet

= [3] Rövid jegyzet - 22-23. oldal

= Egy angol nyelvű TCP/IP összefoglaló - az írás 51-63. oldalai

= Rövid leírás a TCP alapvető működési elveiről - kiegészítettem a leírást néhány - más dokumentumokban ritkábban részletezett - működési sajátosság ismertetésével, és reményeim szerint a megértést segítő ábrával (a leírás még nincs teljesen kész, a vége felé néhány alpont még megírásra vár…)

9. Témakör

Mnemonikus címek az Interneten, Domain Name System - DNS

A hierarchikus nevek iránti igény kielégítésének lehetőségei, mnemonikus címek az Interneten, a címek struktúrája. A név↔IP cím összerendelés lehetőségei, megvalósítása elosztott adatbázis segítségével. A Domain Name System felépítése, működése, az elosztott adatbázis karbantartása.

Ajánlott irodalom:

= [1] Tanenbaum: Hálózatok - 7.1 fejezetek

= [2] Petrényi: TCP/IP alapok I. - 6.2 fejezet

= Egy angol nyelvű TCP/IP összefoglaló - az írás 36-41. oldalai

= Az Internet DNS - Elv és konfiguráció - rövid, de pontos munka (feltétlen olvassák el)

= A DNS Tutorial - egy kicsit másképp, egy másik nyelven

= ICANN - The Internet Corporation for Assigned Names and Numbers

10. Témakör

Többescímzés az Internetben

A többescímzés (multicast) értelmezése, feladata. A multicast nyújtotta előnyök összefoglalása. Multicast képes hostok működése, az IGMP protokoll alapvető működése.

Ajánlott irodalom:

= [1] Tanenbaum: Hálózatok - 5.5.6 fejezet

= [2] Petrényi: TCP/IP alapok I. - 4.1.4 fejezet

= Segédlet az IP Multicast működésének megértéséhez

= IP-Multicasting Technology