Informatika szakmai vizsga Hálózatok

A hálózati tudás a szakmai vizsga több részében is megjelenik. Az interaktív vizsgán konfigurációkat, fogalmakat és parancskimeneteket kell értelmezni, a vizsgaremekben működő hálózatot kell kialakítani, a helyszíni gyakorlati feladatban pedig hálózati eszközök konfigurálása, tesztelése és hibaelhárítása várható.

Mit jelent a Hálózatok tantárgy?

A csatolt, 2020. július 15-i, 1. verziójú Programtantervben a Hálózatok tanulási terület három egymásra épülő tantárgyból áll:

A PTT a Hálózatok I. és II. órakeretének legalább 70%-át, a Hálózat programozása és IoT tantárgy órakeretének pedig legalább 80%-át gyakorlati helyszínen írja elő. A tárgy ezért elsősorban konfigurálással, szimulációval, mérési feladatokkal és hibakereséssel sajátítható el.

Melyik évfolyamon tanulják a hálózati tantárgyakat?

A hálózati felkészülés már a 9–10. évfolyamon megkezdődik az Informatikai és távközlési alapok I–II. tantárgyakkal. Ezek készítik elő a későbbi Hálózatok I. és II. tantárgyakat. A 11–12. évfolyamon a Hálózatok I. következik, a 13. évfolyamon pedig két külön tantárgy fut: a Hálózatok II., valamint a Hálózat programozása és IoT.

A tantárgyi sorrend tehát az alapozástól a haladó hálózatüzemeltetésig vezet:

• 9. évfolyam: Informatikai és távközlési alapok I.;
• 10. évfolyam: Informatikai és távközlési alapok II., benne a hálózati alapokkal;
• 11–12. évfolyam: Hálózatok I., összesen 306 órában;
• 13. évfolyam: külön Hálózatok II. tantárgy, 310 órában;
• 13. évfolyam: ettől elkülönülő Hálózat programozása és IoT tantárgy, 93 órában.

A Hálózatok I. tehát az ötéves képzésben két tanéven keresztül fut: 162 órában a 11., majd 144 órában a 12. évfolyamon. Ezt követi a 13. évfolyamon a 310 órás, önálló Hálózatok II. A hálózati programozás és az IoT nem ezt helyettesíti, hanem külön, további 93 órás tantárgyként egészíti ki.

Érettségire épülő, kétéves képzés

Azoknál, akik érettségi után kezdik meg a kétéves szakmai oktatást, ugyanez a tananyag sűrítve jelenik meg:

Fontos: ez az évfolyamonkénti felosztás a cikk alapjául szolgáló 2020-as PTT ajánlása. A tantárgyak és témakörök évfolyamonkénti megoszlását, valamint sorrendjét az iskola a saját szakmai programjában eltérően is megszervezheti. Mindig az adott intézmény helyi programját és a képzésre alkalmazandó PTT-verziót kell ellenőrizni.

A három tantárgy egymásra épülése

Az alapok átugrása később komoly problémát okoz. A dinamikus forgalomirányítás vagy az automatizáció csak akkor érthető meg biztosan, ha a tanuló már átlátja az IP-címzést, a VLAN-okat, a kapcsolók és forgalomirányítók működését.

Hálózatok I. tantárgy

A Hálózatok I. tantárgy célja a kapcsolt és irányított hálózatok alapjainak elsajátítása. A tanuló a kezdeti eszközkonfiguráció után egyre összetettebb hálózati megoldásokat állít be.

Hálózati eszközök alapszintű konfigurációja

• kapcsolók és forgalomirányítók alapvető kezelése;
• parancssori üzemmódok és súgó használata;
• eszköznév, jelszavak és figyelmeztető üzenet beállítása;
• konfiguráció mentése és visszatöltése;
• távoli menedzsment és biztonságos elérés;
• interfészek állapotának és konfigurációjának ellenőrzése.

Kapcsolási alapok

• Ethernet-keretek és MAC-címek;
• a kapcsoló MAC-címtáblájának működése;
• portok sebessége és duplex beállítása;
• ütközési és szórási tartományok;
• kapcsolási módok;
• alapvető kapcsolási hibák felismerése.

VLAN-ok és VLAN-ok közötti forgalomirányítás

• VLAN létrehozása és elnevezése;
• access portok VLAN-hoz rendelése;
• trunk kapcsolat kialakítása;
• natív VLAN és engedélyezett VLAN-ok;
• router-on-a-stick megoldás;
• harmadik rétegbeli kapcsolás;
• VLAN-konfiguráció tesztelése és hibakeresése.

A VLAN-t nem elég parancsok alapján létrehozni. Érteni kell, hogyan választja szét a szórási tartományokat, miként halad a címkézett forgalom a trunk kapcsolaton, és miért szükséges harmadik rétegbeli eszköz a különböző VLAN-ok közötti kommunikációhoz.

Második és harmadik rétegbeli redundancia

• kapcsolási hurkok veszélyei;
• Spanning Tree működése és gyökérkapcsoló választása;
• redundáns kapcsolatok kialakítása;
• linkaggregáció;
• első ugrás redundanciája;
• átjáró kiesésének kezelése.

Dinamikus címkiosztás IPv4- és IPv6-környezetben

• DHCP működési folyamata;
• címkészlet, kizárások és alapértelmezett átjáró;
• DHCP-kiszolgáló és továbbító ügynök;
• IPv6-címtípusok és prefixek;
• SLAAC és DHCPv6;
• állapotmentes és állapottartó címkiosztás;
• címzési és címkiosztási hibák feltárása.

Hálózatbiztonság és vezeték nélküli hálózatok

• kapcsolóportok biztonságossá tétele;
• nem használt portok letiltása;
• hozzáférés és távoli menedzsment védelme;
• vezeték nélküli szabványok és frekvenciasávok;
• hozzáférési pontok és vezeték nélküli kliensek;
• titkosítás és hitelesítés;
• csatornaválasztás, lefedettség és zavarforrások.

Statikus forgalomirányítás

• a forgalomirányító tábla értelmezése;
• közvetlenül csatlakozó és távoli hálózatok;
• statikus és alapértelmezett útvonal;
• következő ugrás és kilépő interfész;
• lebegő statikus útvonal;
• IPv4- és IPv6-útvonalak;
• útvonalhiba felismerése és javítása.

Hálózatok II. tantárgy

A Hálózatok II. a vállalati szintű hálózati megoldások felé lép tovább. Itt már több telephely, összetettebb útvonalválasztás, forgalomszabályozás, biztonság, felügyelet és automatizáció jelenik meg.

Dinamikus forgalomirányítás

• dinamikus útvonalválasztás célja és előnyei;
• útvonalválasztási metrikák;
• szomszédsági kapcsolatok;
• útvonalak meghirdetése és tanulása;
• OSPF működése és konfigurációja;
• alapértelmezett útvonal továbbadása;
• dinamikus útvonalválasztási hibák ellenőrzése.

Hálózatbiztonság és hozzáférési listák

• fenyegetések, támadási módok és védekezési lehetőségek;
• eszközök menedzsmentfelületének védelme;
• AAA és biztonságos hitelesítés alapjai;
• standard és kiterjesztett hozzáférési listák;
• forrás- és célcím, protokoll és port alapján történő szűrés;
• ACL-ek megfelelő elhelyezése;
• szűrési szabályok sorrendje és ellenőrzése.

Az ACL-eknél különösen fontos a logikai gondolkodás. Egy technikailag helyes szabály is hibás eredményt adhat, ha rossz sorrendben vagy nem megfelelő interfészen és irányban alkalmazzák.

NAT, WAN és VPN

• statikus és dinamikus címfordítás;
• PAT és portcímfordítás;
• belső és külső címek értelmezése;
• WAN-kapcsolatok és telephelyek összekötése;
• pont–pont kapcsolatok;
• virtuális magánhálózat célja;
• site-to-site és távoli elérésű VPN;
• alagút, hitelesítés és titkosítás alapjai.

Hálózatfelügyelet és minőségbiztosítás

• hálózati eszközök állapotának megfigyelése;
• naplóüzenetek gyűjtése és elemzése;
• időszinkronizálás;
• SNMP-alapú felügyelet;
• forgalmi statisztikák és teljesítményadatok;
• konfigurációk mentése;
• változtatások és hibák dokumentálása;
• szolgáltatásminőség alapjai.

Hálózattervezés és hibaelhárítás

• üzleti és műszaki igények felmérése;
• fizikai és logikai topológia elkészítése;
• címzési terv kialakítása;
• eszközök és kapcsolatok kiválasztása;
• redundancia, biztonság és bővíthetőség megtervezése;
• rétegenkénti hibakeresés;
• alapállapot és mérési eredmények összehasonlítása;
• javítás utáni ellenőrzés és dokumentáció.

Hálózatvirtualizáció és automatizáció

• virtuális hálózati eszközök;
• szoftveresen definiált hálózatok alapjai;
• vezérlő és hálózati eszközök kapcsolata;
• modellalapú konfiguráció;
• ismétlődő feladatok automatizálása;
• konfigurációk egységes és következetes kezelése.

Hálózat programozása és IoT tantárgy

Ez a tantárgy összekapcsolja a klasszikus hálózatüzemeltetést a programozással. A cél nem az, hogy a tanuló szoftverfejlesztővé váljon, hanem hogy Python és szabványos interfészek segítségével adatokat dolgozzon fel, eszközöket kérdezzen le és hálózati műveleteket automatizáljon.

Programozási alapok Pythonban

• változók, vezérlési szerkezetek és függvények;
• listák, szótárak és más adatszerkezetek;
• fájlok olvasása és írása;
• modulok használata;
• hibák kezelése;
• hálózati adatok feldolgozása.

REST API kliens készítése

• API és RESTful API fogalma;
• HTTP-kérések és válaszkódok;
• JSON- és XML-adatok;
• API-dokumentáció értelmezése;
• basic, token- és OAuth-alapú hitelesítés;
• adatok lekérdezése és feldolgozása Pythonból.

Hálózatok programozása

• SDN és modellalapú programozhatóság;
• YANG-adatmodell;
• RESTCONF és NETCONF;
• eszközadatok programozott lekérdezése;
• konfigurációk automatikus létrehozása és módosítása;
• több hálózati eszköz következetes kezelése.

IoT – a dolgok internete

• IoT-rendszerek felépítése és működése;
• szenzorok, beavatkozók és mikrokontrollerek;
• Arduino és Raspberry Pi jellegű eszközök;
• szimulált és valós IoT-prototípusok;
• szenzoradatok gyűjtése és feldolgozása;
• adatok vizualizálása és adatbázisban tárolása;
• IoT-eszközök felhőszolgáltatáshoz kapcsolása API-n keresztül.

Hogyan kapcsolódik a Hálózatok tantárgy a szakmai vizsgához?

A helyszíni hálózati feladat a 2023. november 21-től hatályos, v3 jelzésű KKK szerint legalább öt hálózati témakört kapcsol össze. Emiatt nem elegendő külön-külön megtanulni a parancsokat: összetett topológiákban is gyakorolni kell.

Online gyakorlás az infoszakmaivizsga.hu oldalon

A hálózatok működése akkor érthető meg igazán, ha a tanuló maga állítja be az eszközöket, majd teszteli a kapcsolatokat és kijavítja a hibákat. Az infoszakmaivizsga.hu online felkészítőben rövid videók és online szimulátoros gyakorlófeladatok segítik az interaktív és a gyakorlati vizsgára való felkészülést.

A felkészítő segítségével:

• a hálózati témák rövid, áttekinthető részekben tanulhatók;
• a konfigurációs lépések magyarázata újranézhető;
• az elméleti ismeretek után azonnal gyakorlófeladat következhet;
• a parancsok és munkafolyamatok szimulált környezetben is kipróbálhatók;
• a feladatok többször megismételhetők;
• külön gyakorolható az interaktív vizsga és a helyszíni gyakorlati feladat gondolkodásmódja.

Milyen sorrendben érdemes tanulni?

1. OSI- és TCP/IP-alapok: értsd, melyik réteg milyen feladatot végez.
2. IPv4- és IPv6-címzés: cím, maszk, prefix, hálózat és átjáró.
3. Eszközök alapkonfigurációja: interfészek, hozzáférés és mentés.
4. Kapcsolás és VLAN: access, trunk és VLAN-ok közötti irányítás.
5. Statikus forgalomirányítás: először kisebb, majd több útvonalas hálózatban.
6. DHCP és vezeték nélküli hálózat: kliensek automatikus kapcsolódása.
7. Redundancia és biztonság: kiesések és jogosulatlan hozzáférés kezelése.
8. Dinamikus forgalomirányítás: útvonalak automatikus tanulása.
9. ACL, NAT, WAN és VPN: forgalomszabályozás és telephelyek összekapcsolása.
10. Felügyelet és hibakeresés: naplók, mérés és rétegenkénti vizsgálat.
11. Automatizáció: csak a biztos hálózati alapok után.
12. Komplex próbafeladat: több témakör összekapcsolása időkorlát alatt.

A jó hálózati hibakeresés menete

A vizsgán sok pont veszhet el amiatt, hogy a vizsgázó találomra módosítja a konfigurációt. Célszerű következetes sorrendet használni:

1. Olvasd el pontosan a feladatot, és azonosítsd az elvárt működést.
2. Ellenőrizd a fizikai vagy szimulált kapcsolatokat és az interfészek állapotát.
3. Vizsgáld meg az IP-címet, maszkot, átjárót és VLAN-tagságot.
4. Teszteld először a közeli, majd a távolabbi hálózati pontot.
5. Ellenőrizd a kapcsoló- és forgalomirányító táblákat.
6. Vizsgáld meg az útvonalakat, ACL-eket, NAT- és tűzfalszabályokat.
7. Egyszerre csak egy indokolt változtatást végezz.
8. A javítás után ismételd meg az eredeti tesztet.
9. Mentsd a működő konfigurációt.

Tipikus tanulói hibák

• a parancsokat bemagolja, de nem érti a hálózati forgalom útját;
• nem készít címzési tervet a konfiguráció megkezdése előtt;
• összekeveri az access és trunk portokat;
• kihagyja a VLAN-ok közötti forgalomirányítást;
• rossz irányban vagy helyen alkalmazza a hozzáférési listát;
• csak IPv4-környezetben gyakorol;
• nem ellenőrzi a forgalomirányító és MAC-címtáblát;
• egyetlen sikertelen ping alapján kezd véletlenszerű módosításokba;
• nem teszteli külön az engedélyezett és tiltott forgalmat;
• elfelejti elmenteni a kész konfigurációt;
• csak hibátlan mintahálózatot épít, hibaelhárítást nem gyakorol;
• az automatizációt próbálja megtanulni biztos hálózati alapok nélkül.

Gyakorlófeladat-ötletek

Rövid felkészülési ellenőrző lista

• Biztosan számolok és értelmezek IPv4- és IPv6-hálózatokat.
• Önállóan konfigurálok kapcsolót és forgalomirányítót.
• Létrehozok VLAN-okat, trunk kapcsolatot és VLAN-ok közötti irányítást.
• Beállítok statikus és dinamikus útvonalakat.
• DHCP-szolgáltatást és továbbítást konfigurálok.
• Értem a második és harmadik rétegbeli redundancia célját.
• Biztonságos vezeték nélküli hálózatot alakítok ki.
• ACL-lel szabályozom, NAT-tal fordítom a forgalmat.
• Ismerem a WAN- és VPN-megoldások alapjait.
• Felügyeleti és ellenőrző parancsokat használok.
• Rétegenként, módszeresen keresek hibát.
• Összetett hálózati feladatot időre is megoldottam.

A Hálózatok tantárgy terjedelmes, de jól egymásra épülő tudást ad. A sikerhez először biztos címzési, kapcsolási és forgalomirányítási alapokra van szükség, majd ezekre lehet ráépíteni a biztonságot, a redundanciát, a felügyeletet és az automatizációt. A vizsgán az számít igazán, hogy a tanuló ne csak létrehozza, hanem ellenőrizze és hiba esetén helyre is tudja állítani a működő hálózatot.