Az információs robbanás korát éljük. Az Hálózat révén milliónyi forrásból, megszámlálhatatlan csatornán és úton érkezik otthonunkba nap-mint-nap a szinte feldolgozhatatlan mennyiségű adat és információ. De valójában, hogyan is válik lehetővé ilyen mennyiségű adat gyors, pontos és biztos továbbítása akár hatalmas távolságokra is?
 
A Kommunkáció sorozat következő fejezetei a hálózatokkal foglalkoznak.
 
A hálózatok története

Az első számítógépek elszigetelten, hatalmas termeket kitöltve mindössze néhány kivételezett mérnök számára voltak elérhetőek. A gépek szaporodásával azonban egyre nőtt az igény az ezek a gépek közti adatcsere lehetőségének megvalósítására, azaz az adatátvitel megoldására. Ráadásul a gépek teljesítményének növekedésével egyre csökkent a hasznos processzoridő, hiszen a tényleges számítás időtartamához képest mind több időt emésztett fel az elvégzéséhez szükséges adatok rögzítése. Ez a többfelhasználós, párhuzamosan több kutatót is kiszolgálni képes számítógépek gondolatát vetette fel. Az első ilyen szerkezetek a már korábbiakban megismert terminál alapú számítógépek voltak, melyeken akár egymástól meglehetősen nagy fizikai távolságban elhelyezkedő személyek számára is lehetővé tették ugyanazon erőforrások elérését. Tulajdonképpen ezeket a szerkezeteket tekinthetjük a hálózatok előfutárainak. Ezek még azért nem mondhatók igazi számítógép-hálózatoknak, mert esetükben inkább az információ megjelenítésének és bevitelének "kihelyezéséről", mintsem annak tényleges áramoltatásáról volt szó.

Nemsokára megjelentek az első, államilag finanszírozott, kísérleti céllal létrehozott nagygépeket összekőtő valódi számítógép-hálózatok is. Ezzel párhuzamosan egy új fogalom: a (szét)osztott feldolgozás (distributed processing) is megjelent a számítástechnikai nyelvében. Az osztott feldolgozás elsősorban az igen számításigényes feladatok gyors megoldására alkalmazható eljárás, amikor is több, egymással hálózatba kötött gép egy felügyelő gép irányítása alatt párhuzamosan dolgozik a globális probléma részfeladatainak megoldásán, ezáltal a teljes megoldáshoz szükséges időt töredékére csökkentve.

A kísérleti hálózatok üzemeltetése során keletkezett tapasztalatok felhasználásával megépítették az első nyilvános ún. csomagkapcsolt hálózatokat is, melyek alapelveikben a mai napig mit sem változtak.

Az eleinte elszigetelt belső hálózatok egyre inkább nyitottabbá, az egységesített és általános átviteli protokollok segítségével pedig egyre inkább átjárhatókká váltak. Így alakult ki és így bővül és formálódik napjainkban is tovább az Internet. A Hálózaton élő szabványokat a mai napig is elsősorban az nagy egyetemi közösségek alakítják ki és formálják szüntelenül a változó igényeknek megfelelően.
 
A hálózatok jellemzői
 
A hálózatok főbb jellemzői erősen meghatározzák annak felhasználási területeit és alkalmazhatóságát bizonyos feladatok megoldására. A különböző hálózati architektúrák eltérő sebességű és minőségű megoldást nyújthatnak azonos problémára.

A hálózatok egyik legtriviálisabb megkülönböztetése kiterjedésük, az áthidalt földrajzi távolságok alapján történik.Ez alapján megkülönböztetünk LAN (Local Area Network - helyi hálózat), WAN (Wide Area Network - nagy kiterjedésű/távoli hálózat) és MAN (Metropolitan Area Network - nagyvárosi hálózat) hálózatokat. A helyi hálózatok (LAN) tipikusan egy intézményen vagy vállalaton belüli információ-áramlást lehetővé tevő rendszerek. Kiterjedésük általában nem haladja meg a néhány kilométeres távolságot. Kialakításuknak célja az erőforrások megosztásásának és a gyors adatcsere biztosítása.

Ezzel szemben a WAN hálózatok inkább a gyors és nagy adatbázisra kiterjedő információ-visszakeresés és továbbítás céljára kialakított rendszerek. Tipikusan WAN alkalmazások a nagyvállalatok telephelyeit összekötő információs hálózatok, valamint az egyetemek ill. kormányszervek gyors adatcseréket és lekérdezéseket lehetővé tevő hálózatai.

A MAN hálózatok igazából nem önállóan funkciónáló, sokkal inkább a WAN-okat és LAN-okat összekőtő rendszerek.

A hálózatok egy másik csoportosítási lehetősége a hálózat ún. topologiája, azaz logikai szerkezete. A topológia egyértelműen meghatározza a hálózat kiterjedésének és sebességének alsó és felső korlátait, valamint lehetséges alkalmazási területeteit. Alapvetően öt topológiát alkalmaznak a mai hálózatokban.

A teljes összekapcsolást alkalmazó rendszerek jellemzője a hálózat elemei közötti redundáns összeköttetések, melyek nagy adatbiztonságú architektúrák kialakítását teszik lehetővé. Az ilyen topológiával kialakított hálózatban az elemeket összekötő közvetlen összeköttetések esetén is biztosítható a működőképesség az egy vagy több hálózati elemen is keresztülmenő adatforgalom, a közvetett útvonalak felhasználásával.

A busz v. sín topológiát több gép egyetlen kábelre történő felfűzésével alakítják ki, melyben a hálózati kábel csak a szomszédos hálózati elemeket köti össze. A munkaállomások a két végén ellenállásokkal lezárt gerinchálózatra T-csatlakozók segítségével kapcsolódnak, amely lehetővé teszi átmeneti kiiktatásukat a hálózati gerincvezeték megbontása nélkül is. Bár a felsorolt architektúrák közül kis kábeligénye és egyszerű szervezése révén ez a legköltséghatékonyabb, sebessége a legkisebb mind közül. Mivel minden munkaállomás csak a közös gerincvezetéken keresztül képes közli üzenetét a másikkal, ezért minden számítógép látja az összes üzenetet attól függetlenül, hogy neki szól -e vagy sem. Ráadásul mivel a kábelen egyszerre csak egyetlen eszköz küldhet üzenetet, ezért nyilvánvalóan ki kell várnia a már esetlegesen megkezdett adatforgalom befejezését, mielőtt saját adásba kezdhet. Az ilyen ütközések elkerülésére két módszer terjedt el. Az első esetben minden munkaállomásnak meghatározott időszelete van, mely alatt kizárólagos jogot élvez a vezeték használatára. A megvalósítás egyszerű, de nyilvánvalóan csökkenti a teljes hálózat kihasználtságát, hiszen a kikapcsolt, de legalábbis pillanatnyilag kommunikálni nem kívánó munkaállomás időszelete kárba vész. Ennél sokkal célravezetőbb a kábel használatának dinamikus kiosztása a munkaállomások versenyeztetésével. Amikor egy eszköz adatot kiván küldeni először "ráfigyel" a vezetékre, hogy valaki megkezdte -e már rajta az adatközlést. Amennyiben pillanatnyilag nincs adatforgalom úgy az eszköz az adatok küldésébe kezd, míg egyéb esetben véletlenszerűen kiválaszott ideig várakozó módba megy, aminek letelte után ismét megvizsgálja a hálózat foglaltságát. A véletlenszerűen megválasztott várakozási idő biztosítja, hogy előbb-utóbb minden kommunikálni kívánó eszköz "szóhoz jusson".

A topológiának ugyancsak hátránya, hogy a gerincvezeték sérülése (zárlat v. megszakadása) a teljes hálózati szegment "leüléséhez" vezet.

Körülbelül azonos jellemzőkkel bírnak a gyűrű topológiájú hálózatok is, melynek kialakítása során a hálózati elemeket egy zárt poligon-alakzatban fűzik fel. A hálózat minden munkaállomása fizikailag csak két közvetlen szomszédjával áll kapcsolatban - a többi munkaállomásnak csak szomszédjain keresztül üzenhet. Az üzenet-küldés kezdetén a kezdeményező állomás az adatokat a következő munkaállomásnak adja át, ami a vétel után megvizsgálja, hogy az neki szól -e vagy sem. Amennyiben nem, úgy továbbítja azt a következő állomásnak, amíg az el nem éri a cél- vagy a küldő állomást. Bár első látásra e topológiának - hosszú távon - adott adatmennyiség célba juttatásához - a hálózat (statisztikailag) 50%-os kihasználtsága miatt - csak fele annyi időre van szüksége, mint a sín-topológiának, valójában azonban a közvetítő elemek közbeiktatása miatt nem tapasztalható tényleges gyorsulás.

Jóval nagyobb sebességű rendszerek kialakítására nyílik lehetőség a csillag-topológia alkalmazásával, melynek kialakítása során a központi gépet minden munkaállomással külön kábel segítségével köti össze. A topológia nyilvánvalóan minimalizálja a sín-topológia várakozási ciklusainak szükségességét a központi géppel való közvetlen és kizárólagos kommunikációs csatornák alkalmazásával (ütközés csak akkor fordulhat elő, ha munkaállomás fordul munkaállomáshoz, amelyek száma kliens-szerver architekturákban elenyésző), amely a sebesség növekedésében jelentkezik. További előnye, hogy egy kábeldarab vagy munkaállomás meghibásodása nem befolyásolja a hálózat többi elemének működőképességét. Hátránya azonban a nyilvánvalóan magasabb kábelezési költség mellett, a központi gép kiesése esetén a teljes hálózat működésképtelenné válása.

A közbenső állomások minimális terhelése és fantasztikus modularitás jellemzi a fa topológiájú hálózatokat. Ezen architekturák logikai elrendezése a fa típúsú gráfokkal ábrázolható (innen kapta nevét). Az ilyen hálózatokban egy vagy több munkaállomás egy újabb, úgymond "magasabb szinten" elhelyezkedő elembe csatlakozik, amik esetlegesen további gyűjtők részei. A munkaállomások üzenetei a fa-struktúrában mindig csak a legelső összekőtő hálózati elemig "szaladnak fel" a hálózati struktúrában, ahonnan aztán "lefelé" elindulnak a célállomás felé. A topológia előnye a minimális kábelezési költség mellett kialakítható akár hatalmas kiterjedésű hálózat kialakításának, valamint az egyes alhálózatok tetszőleges, a hálózat további részeinek működőképességét nem befolyásoló leválasztásának (pl. meghibásodásból eredendő) lehetősége. Ráadásul a leválasztott alhálózatok önmagukban továbbra is életképes hálózatokat alkothatnak.
 
Az Internet
 
Az Internet - a közhiedelemmel ellentétben - jóval összetettebb mint hálózatba kötött számítógépek sokasága. Az Internet valójában a hálózatok többszörös hálózata.

Az Internet kezdetei valahol a hatvanas években kezdődtek, amikor is az USA védelmi minisztériuma egy, a katonaság és a kormányzat számára kialakított titkos hálózat, az ARPANET építését határozta el. A hálózattal szemben támasztott követelmények a szabad fejleszthetőség, a - biztonsági korlátoktól eltekintve - teljes átjárhatóság, a lehetőségekhez képest gyors működés, a megbízhatóság és az akár teljes szegmensek kiesése esetén is tovább-működés képessége volt. Ezen igények alapvetően meghatározták a hálózati architektúrát és a rajta alkalmazható protokollok fő tulajdonságait.

A Hálózat modularitását és viszonylag gyors működését fa-struktúrájú topologiája biztosítja. A fa-struktúra

A Hálózat elemei az egységes Internet-protokoll, a TCP/IP révén képesek egymással kommunikálni - ezt biztosítja a hálózat bármely két pontja közötti kapcsolat-létesítés lehetőségét. Az Internet elemi egységeit az ún. node-ok (csomópontok). A csomópont teljesen logikai fogalom: ez lehet akár egy konkrét gép is (pl. a klasszikus telefon-vonalon keresztüli Internet-elérés esetén), de lehet egy helyi hálózat is. Ez utóbbi esetben általában a helyi hálózat valamilyen belső, architektúrának jobban megfelelő protokollt használ és egy, a hálózatokat összekötő ún bridge segítségével kapcsolódik az Internet-re.

Várom észrevételeiteket és javaslataitokat a sorozattal kapcsolatban a sting2@freemail.c3.hu címen.