АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ
Автоматты электрбайланыс кафедрасы
ДЕСТЕЛІК ЖӘНЕ ИІЛГІШ КОММУТАЦИЯ ЖЕЛІСІ
580719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандығы студенттеріне арналған дәрістер жинағы
Алматы 2009
ҚҰРАСТЫРҒАН: Асанова Қ.С. Дестелік және иілгіш коммутация желісі. 580719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандығы бойынша барлық оқу түрінеің студенттеріне арналған дәрістер жинағы
Дәрістер жинағы «Дестелік және иілгіш коммутация желісі» пәніне арналған. Ол дестелік және иілгіш коммутация желісінің функциялары мен оның әдістемелік құрылу негізін қарастырады.
Бұл дәрістер жинағы 580719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандығының барлық оқу бөлімдеріндегі студенттерге арналған.
Мазмұны
№ 1 дәріс. Дестелік коммутация технологиясы.............................…………........4
№ 2 дәріс. Дестелі коммутация жүйесінің принципі....………………….............7
№ 3 дәріс. Дестелік коммутация негіздері...………………………………...........9
№ 4 дәріс. Координатты және матрицалы коммутатор………………..........12
№ 5 дәріс. Автоматты блокировкалау клммутаторы («Баньян» түріндегі коммутатор) .......................................................................…………………….....14
№ 6 дәріс. D-LinK локалды желі коммутаторы ..........………………………....19
№ 7 дәріс. VLAN виртуалды локалды желі ........................................................21
№ 8 дәріс. Негізгі тармақ хаттамасы ...................................................................25
№ 9 дәріс. Порттардың өткізу қабілеттілігн топтастыру технологиясы..........29
№ 10 дәріс. D-Link басқару қондырғысы .............................................................31
№ 11 дәріс. Softswitch иілгіш комутаторы ...........................................................35
№ 12 дәріс. IP- телефония......................................................................................40
№ 13 дәріс. NGN желісі ……………………………………………………….....47
Қолданылған әдебиеттер тізімі..........................................................51
№1 дәріс. Дестелік коммутация технологиясы
Мазмұны:
- кең жолақты дестелік коммутация технологиясының даму тарихы;
- дестелік коммутация жүйесі: олардың жіктелуі, құрамы, құрылымы.
Мақсаты:
- кең жолақты дестелік коммутация негіздерін оқып үйрену;
- дестелік коммутацияның құрылу әдістерін оқып үйрену.
Коммутаторлардың кең қолданылуы тұтынушы мен ұсыныстардың аралығында өткізу жолағын бірқалыпты тарату арқасында тиімді қолдануды жоғарылатады.
Коммутация әртүрлі төрт технологияда қолданылады:
– конфигурациялы коммутациялау;
– кадрларды коммутациялау;
– ұяшықтарды коммутациялау;
– ұяшық пен кадр аралығындағы түрлендіру.
Конфигурациялы коммутациялауда нақты бір желі сегменті мен коммутатор порт аралығындағы сәйкестікті табу болып табылады. Бұл сәйкестік бағдарлама арқылы орындалуы мүмкін.
Кадрларды коммутациялауда Ethernet, Token Ring және де басқа да желілердің кадрлары қолданылады. Кадр желіге түскенде алдында орналасқан бірінші коммутаторда өңделеді. Өңделген кадр (анықталған шығыс порт бойынша бағытталған кадр) келесі коммутаторға немесе тұтынушыға беріледі.
Коммутаторлар төрт категорияға бөлінеді.
Қарапайым автономды коммутаторлар кейбір желі сегменті мен қондырғыларға максималды жылдамдықта ақпараттарды алмасуға мүмкіндік береді. Олар хаттамаларды трансляцияламайды, жеке қондырғылар үшін өткізу жолағын бөлмейді. Олар тек басқа желі сегменттерімен байланыстыру жолын орындайды.
Екінші категориялы коммутаторлар базалық стансия және бір немесе бірнеше сервер порт аралығында жоғарғы жылдамдықты байланысты орнатады.
Үшінші категориялы коммутаторлар өндіріс (мекеме) бөлім желісіндегі жұмысшы топ желісінің өзара қатынасын ұйымдастырады. Олар алғашқы желі архитектурасын қолданады, яғни ақпараттарды беруде қосымша каналдарды қолданады. Мұндай коммутаторлар қосымша қорек көзін пайдаланады және модулдерді алмастыра алады.
Төртінші категориялы коммутаторлар ең тиімді маршрутты анықтай отыра диспетчерлік қызметті орындайды. Олар желідегі өте үлкен логикалық жалғастыруларды қолдайды. Көптеген корпоративті коммутаторларды өндірушілер АТМ коммутатрларын қолданады. Мұндай коммутаторлар Ethernet хаттамаларын тарату мен қатар АТМ хаттамаларын да тарата алады.
Қазіргі кезде түрлі-түсті бейнепошта, бейнетелефон, бейне конференс байланыс сияқты цифрлі кеңжолақты арналар орналастырылуда. Сондықтан кең жолақты желідегі интегралды қызмет етудегі коммутация қондырғысына екі талап қойылады:
- коммутатор жұмысы жоғары жылдамдықты болу керек;
- коммутация жүйесіне қызмет етуде АТМ ұяшық ағымының сипаттамасы толық, нақты болуы қажет. Коммутатор ішінде АТМ дестелерін кірістен шығысқа алмастыру - концентрациялау, мультиплекстеу немесе демультиплекстеу арқылы орындалады.
Коммутация дегеніміз – АТМ дестелерін кіріс логикалық арнадан шығыс логикалық арнаға беру.
Логикалық арна физикалық нөмірін анықтайтын кіріс немесе шығысты виртуалды арна идентификаторымен, виртуалды арна жол идентификаторын анықтайтын физикалық портпен сипатталады.
Концентратор дегеніміз – шығыс саны кіріс санынан аз коммутация қондырғысы.
Мультиплексор дегеніміз – әртүрлі тұтынушыдан түсетін ұяшық ағындарын цифрлық трактіде АТМ дестелік ағындарымен біріктіру.
АТМ коммутация қондырғылары үшін:
– VPI/VCI трансляциясы;
– ұяшықтарды кірістен тиісті шығысқа транспортировкалауды орындау қажет. Ол үшін екі әдіс қолданылады:
– өзін қалыптастыру (самоупорядочивающий) принципі;
– кестелік бақылау принципі.
Өзін қалыптастыру әдісін қолданғанда VPI/VCI трансляциялау коммутация элементінің кірісінде ғана қолданылады. VPI/VCI трансляциясы берілгеннен соң ұяшық коммутация желі әсерінде болады. Ұяшық тақырыбының кеңеюі ішкі желі жылдамдығының өсуін талап етеді.
Кестелік бақылау принципін қолданғанда ұяшық тақырыбы әрбір жаңа элементте өзгеріп отырады. Сондықтан ұяшық ұзындығын өзгерту қажет емес.
Кесте мазмұны байланысты орнату уақытында ауысып отырады. Кестенің әрбір кірісі жаңартылған VPI/VCI және сәйкес шығыс нөмірден тұрады.
АТМ-ның жалпы құрылымы (коммутатордың немесе қиылысқан жалғаулар) келесі принцип бойынша құрылады:
– жүйе коммутатор ретінде немесе қиылысқан жалғау ретінде құрылуы мүмкін;
– коммутация желісі өзін қалыптастыру әдісін қолданады;
– өзара байланысатын ақпарат нақты байланысты талап ететін перифериялы қондырғыда сақталады. Бұл өзара байланысқан ақпарат үшін өте жоғарғы шапшаңдықты талап етеді;
– коммутация желісінде стандартты емес ұяшықтар қолданылады.
Әртүрлі ұяшықтардың қолданылуы тұтынушының интерфейс модулінде орындалады.
Қиылысқан құрылымды коммутатордың жалпы құрылымы келесі модулдерден тұрады [1,3]:
– абоненттік кеңжолақты желі модулінен (SLMB);
– кеңжолақты магистралды модулден (ТМВ);
– мультиплексордан;
– коммутация желісінен;
– бақылау жүйесінен.
– Тұтынушы коммутация желісіне немесе мультиплексорға абоненттік кеңжолақты желі модулі (SLMB) арқылы қосылады. Ал басқа коммутаторлар мен қиылысқан жалғауларға жылдамдығы 2,5 Гбит/с болатын кеңжолақты магистралды модул (ТМВ) арқылы қосылады.
Мультиплексор абоненттік трафиктік жергілікті концентратор немесе коммутатор үшін қолданылады. Коммутация желісі бақылаушы процессор, мультиплексор және интерфейс модулдерін жалғайды. Сонымен қатар ол жүйе түйіндері аралығында ішкі байланысты орнату үшін де қолданылады.
Бақылаушы процессор жүйені бақылайды. Сонымен қатар ол желіні басқару немесе сигнализация функцияларын да орындайды.
Жүйенің сенімді, сапалы жұмыс істеуі үшін коммутация желісі, мультиплексор және бақылаушы процесссор бір-бірінің функцияларын қайталауы мүмкін.
Кірісте интерфейс модулі (SLMB немесе ТМВ) әрбір ұяшықтың көшірмесін коммутация желісі мен мультиплексорға жібереді. Ал шығыста ол қайсы ұяшықтың қайда баратынын анықтайды.
Коммутатор коммутация түйіндерін ескере отырып еркін таңдалған жұп кіріс пен шығыс аралығында байланысты орнатады. Принцип бойынша коммутатордың функциясын бір коммутация элементі орындай алады. Егер бұл элемент жоғарғы талаптарды орындай алмаса, онда бірнеше коммутация элементтерінен тұратын үлкен коммутаторлар қолданылады.
Коммутация түйіндерінде ақпараттың беру жылдамдығы бірнеше Гбит/с жетуі мүмкін. Сол себептен түйінде кідіріс пайда болады. Ал ол ұяшықтардың жоғалуын тудыруы мүмкін. Сондықтан коммутация ұяшықтарында орталық бақылаушы болмайды. Тек жоғарғы параллельді архитектуралы коммутаторлар ғана мұндай талаптарға сәйкес келеді.
Коммутация элементі
Коммутация элементі коммутатордың ең негізгі бөлігі болып табылады [4,5,6]. Ұяшықтан түскен ақпарат портта талданып, анықталған шығысқа бағытталады. Коммутация элементі өзара байланысқан желіден, IC кіріс бақылаушыдан және ОС шығыс бақылаушыдан тұрады (1.1 сұлба). Ішкі коллизия болған жағдайда ұяшықтардың жоғалуын ескеру үшін (бір және сол шығыста 2 немесе бірнеше ұяшықтардың бірмезгілде берілуінде), коммутация элементерінің ішінде буферлерді орналастыруды қарастыру қажет.
Берілетін ұяшық ішкі (IC) кіріс бақылаушыға сәйкес синхрондалады. Шығыс бақылаушы (ОС) қызметі бойынша өзара байланыс желісі арқылы ұяшықтарды тиісті шығысқа береді. Кіріс және шығыс бақылаушылар өзара байланыс желісі арқылы жұп бойынша жалғасқан.
1.1 сұлба– Коммутация элементінің стандартты моделі
IC – input controller – кіріс бақылушы
OC – output controller – шығыс бақылаушы
№ 2 дәріс. Дестелі коммутация жүйесінің принципі
Мазмұны:
- дестелі кеңжолақты желі негіздері: виртуалды VCI каналы және VPI виртуалды жолдар;
- маршрут режимдері: бір бағытты режим, көпарналы режим, кеңтаратушы режим. Дестелі коммутация жүйесінің құрылымы.
Мақсаты:
- кеңжолақты дестелі коммутация негіздерін оқып үйрену;
- маршруттау режимдерін оқып үйрену.
АТМ коммутаторларының шығысында конфликтер пайда болу салдарынан АТМ дестелерін буферлеу мүмкіндігі туады. АТМ желісінде виртуалды канал (VC) мен виртуалды жолдар (VP) маршрут объектілері аралығында виртуалды жалғастыру болып анықталады.
Екі соңғы тұтынушы аралығындағы логикалық байланыс бірнеше виртуалды байланыс арқылы орындалады. Егер n коммутация түйіндері коммутацияланатын болса, онда виртуалды жол виртуалды канал байланысы болып табылады. Өйткені виртуалды жалғастыру АТМ ұяшық тақырыбында VPI/VCI (виртуалды жол идентификаторы/ виртуалды канал идентификаторы) иерархиялық кілті арқылы белгіленеді, ал коммутация схемасы толық VC коммутациясын немесе VP коммутациясын қолдануы мүмкін.
Бірінші жағдайда толық АТМ коммутаторына сәйкес келеді, ал екінші жағдай қысқартылған коммутация түйініне сәйкес келеді. Сондықтан VP/VC коммутаторы қайтадан әрбір коммутацияланатын виртуалды ұяшыққа VP коммутаторында VPI қайтадан берілетінін ескере отырып жаңа VPI/VCI белгілейді. Ол 2.1 – сұлбада көрсетілген. [5,6]
2.1 сұлба – Виртуалды десте және виртуалды канал коммутаторы
АТМ коммутациясының мысалы 2.2- сұлбада көрсетілген.
VPI/VCI иденфикаторлы А және C ұяшықтары АТМ бірінші түйінінің кіріс портына беріледі. Онда олар жаңа F және E белгіленіп, сәйкес c және f шығыс жалғауына жіберіледі.
Бірінші F-пен белгіленген десте J коммутаторына беріледі. Онда ол басқа В-ға ауысып «с» жалғауы арқылы желіге жіберіледі. Соңғы десте К коммутаторына жіберіледі. Онда оған жаңа VPI/VCI «А» және коммутатордың шығыс адресі беріледі. Әрбір жеке ұяшықтың виртуалды жалғасуында IPC шығыс жалғау адрестерін өзіне жазып отырады. Бұл өзіндік маршруттау адресін ұяшық түйіннен шыға бере OPC алып тастайды.
2.2 сұлба – АТМ коммутаторының жұмысы
Коммутатор кідіріссіз түскен барлық дестелерді талап етілген шығыс арналарына дестелерді жоғалтпай реттілігін сақтай отырып беріп отырады. Сонымен қатар екі функцияны орындайды. Біріншісі, көпадресті беру, екіншісі – приоритетті қызмет ету мүмкіндігі.
№ 3 дәріс. Дестелі коммутация негіздері
Мазмұны:
- коммутация принципі;
- дестелі коммутаторлардың жіктелуі.
Мақсаты:
- коммутатор құрылымын оқып-үйрену;
- комутатор түрлерін оқып-үйрену.
АТМ коммутаторы үш түрге бөлінеді:
- коллективті жадылы коммутатор;
- ортақ аймақты коммутатор;
- кеңістікте бөлінген коммутатор.
Коллективті жадылы коммутаторға қойылатын талаптар:
- процессордан түсетін пакетті қандай тізімге қою керек екенін және басқару сигналдарын өңдеу үшін керек. Сондықтан орталық бақылаушы болады. Ол әрбір уақыт циклінде Nкіріс пакетін тізбектей өңдейді және беру үшін N пакетті таңдайды;
- коллективті жадыға көңіл бөлу қажет. Өйткені бір мезгілде барлық кіріс және шығыс трафиктерге қызмет етуде есептеу, жазу жылдамдықтары жоғары болуы қажет.
3.1 сұлба - коллективті жадылы коммутатор
ІС - кіріс бақылаушы
ОС - шығыс бақылаушы
Егер порт саны N болса, ал оның жолдары V болса, онда есептеу жазу жылдамдықтары 2NV болады.
Мысалы, N=32; V=150 Мбит/с; v=9,6 Гбит/с
Сонымен, коллективті жадылы коммутаторға талап етілген жады көлемі ғана емес әртүрлі шығыс тізбектерінде жадылы коллективті әдісі қолданылады.
Коллективті жадылы коммутаторды қолданғанда жады көлемі шағымдалады.
3.2 сұлба - Ортақ аймақты коммутатор
Ортақ аймақты коммутаторда кіріс арнасынан түскен барлық пакеттер жоғарғы жылдамдықпен берілуде синхронды мультиплексор арқылы орындалады (уақыт бойынша бөлінген ортақ шина немесе шеңбер арқылы). Егер ортақ аймақта коммутаторға паралеллельді шина қолданылса, онда оның өткізу жылдамдығы бір кіріс арнаның бөліну жылдамдығына қарағанда N есе болады. Ал әрбір шығыс арна шинаға «бірінші келіп, бірінші болып шығу» принципі бойынша ұйымдастырылады. Олар шығыс буфер мен адрестік сүзгіден тұратын интерфейс арқылы жалғанады. Мұндай интерфейстер шина арқылы берілетін пакеттерді қабылдай алады. Әрбір интерфейстегі адрестік сүзгі виртуалды жол немесе виртуалды арна мәніне байланысты шығыс буферге ұяшықты жазу немесе жазбау керек екенін анықтайды. Сонымен ортақ аймақты коммутатор түсетін барлық пакеттерді мультиплекстейді және кері процесс - демультиплекстейді. Бұл коммутатордың жадылы коммутатордан айырмашылығы «бірінші келіп, бірінші болып шығу» принципі бойынша жадыны толық бөлу арқылы қолданылады. Мұндай коммутаторға NEC фирмасының АТМ коммутаторы жатады.
Кеңістікте бөлінген коммутатор
Бұл коммутатор кірістен шығысқа дейін бірнеше жалғастыруларды ұйымдастырады. Олардың беру жылдамдығы өткізу қабілеттілігі шектелген бір арнаның беру жылдамдығына тең. Оның бір айырмашылығы ішкі блокировканың болуында.
Кеңістікте бөлінген коммутатор үш топқа бөлінеді:
- матрицалық;
- баньяндық (тармақталған);
- жеке жалғастырушы.
Коммутатордың әрбір кірісі тармақталған, яғни демультиплексор қолданылады, ол пакеттерді N түрлі буферге бағыттайды (әрбір шығыс портқа бір буфер), ал әрбір шығыс желі мультиплексорға қосылады. Ол барлық N буферді шығыс желіге жалғайды. Сонымен, кеңістікте бөлінген коммутатор N тармақты N концентраторлы және N2 буферлі болады. Осы бөлінген үш түрдің ішінде көбіне матрицалық кеңістікте бөлінген коммутатор қолданылады.
Бұл коммутаторда N кең жолақты шинаға көптеген кіріс сигналын қосуға мүмкіндік туды. Сонымен қатар, N шығыс шинасымен N2 матрицасының есте сақтау қондырғысы бар матрицалық буферде қолданылады. Бұл коммутотордың өзі бірнеше топқа бөлінеді. Соның бірі накаутты коммутатор.
3.3 сұлба - шиналы құрылымды коммутатор
Накаутты коммутаторда әрбір кіріс арна өзінің пакеттерін кең жолақты шинаға береді. Ал кең жолақты шина шығыс арнадағы шығыс интерфейске жалғанады. Әрбір шығыс интерфейс N адрестік сүзгіден тұрады. Мұндай параллельді қосылған сүзгі бір уақыт интервалында N пакетті қабылдай алады. Яғни, кіріс жолақсыз N*V тең сүзгінің шығысы L концентраторға қосылады. Егер бір және сол шығыс арнасына N пакет қосылса, онда буферге L пакетті ғана жазады, ал қалған пакеттер жойылады. Яғни оны накаутты коммутатор деп атайды.
Накаутты коммутатор шығыс интерфейсі
Шығыс интерфейс негізгі үш бөліктен тұрады: адрестік сүзгі концентратор және бөлінген аймақты буферден. Адрестік сүзгіде әрбір ұяшықтың адресі көрсетіледі, соның ішінде тек концентраторға шығысы бар ұяшық адресі қосылады, ал қалғандары блокировкаланады. Концентратор шығысында тиісті ұяшық бөлінген аймақты буфердің жылжымалы цилиндрі арқылы буферге жалғанады. Буфер толық ұяшықтың бөлінуін қамтамасыз етіп, тек 1L шығысын сол L шығысымен жалғастырады.
№4 дәріс. Координатты және матрицалы коммутатор.
Мазмұны:
- координатты және матрицалы коммутаторларға жалпы түсінік;
- матрицалы коммутатордың қиылысу нүктесін буферлеу.
Мақсаты:
- координатты және матрицалы коммутатордың құрылу принципін оқып-үйрену;
- коммутатор құрылымын оқып-үйрену.
Матрицалы коммутация құрылымы
Ішкі блокировкаланбайтын коммутация құрылымы 4.1- сұлбада көрсетілгендей өзара байланысты орнату үшін тік бұрышты қиылысқан матрица түрде болуы мүмкін. Осымен бірге бір мезгілде кез-келген бос жұп кіріс-шығыстың байланыс мүмкіндігі болады. Кіріс пен шығыстың қиылысу байланысы ұяшық ақпаратына тәуелді болады.
Буферлер коммутация құрылымының ішінде әртүрлі жағдайда орналасуы мүмкін:
– кіріс бақылаушысында;
– шығыс бақылаушысында;
– матрица түйіндерінде.
4.1 сұлба – матрицалы коммутация құрылымы
IC – кіріс бақылаушы
ОС – шығыс бақылаушы
Кіріс буферлі матрицалы коммутатор
4.2 – сұлбада көрсетілген матрицалы коммутация құрылымында жеке буферлер кіріс бақылаушыда орналасқан. FIFО (first-in first-out) буферін қолданғанда конкуренция екі немесе бірнеше ұяшықтардың бір мезгілде бір шығысқа бағытталуынан пайда болады [3,8]. Мұндай жағдайда блокировка тізбектің басында болады. Бұл жағдайда блокировканы тудырмас үшін FIFО буферін еркін таңдаудағы (RAM) есте сақтау қондырғысына орналастыру қажет. Егер бірінші ұяшық блокировкаланып қалса, онда беру үшін берілетін порты бос болатын келесі ұяшық таңдалады.
4.2 сұлба – кіріс буферлі матрицалы коммутатор
Шығыс буферлі матрицалы коммутатор
4.3- сұлбада шығыс буферлі матрицалы коммутатор көрсетілген [8,9]. Егер матрица кіріс желісі сияқты жылдамдықта орындалса, онда конфликт пайда болуы мүмкін, яғни бірнеше ұяшық бір мезгілде бір шығысқа бағытталады. Бұл кемшілікті болдырмас үшін буфер уақытының мүмкіндігін төмендету мен матрицалы коммутатордың жылдамдығын ұлғайту қажет.
Шығыс буферлі коммутация элементі блокировкаланбайды, егер матрицалы коммутатордың шапшаңдығы b тең болса, яғни b ұяшық бір мезгілде бір шығысқа ұмтылады (b х b).
4.3 сұлба – шығыс буферлі матрицалы коммутатор
Матрицалы коммутатор қиылысындағы буфер
4.4 - сұлбада матрицалы комутатор қиылысындағы буфер көрсетілген [8]. Мұндай коммутация элементі «Бабочка» (butterfly) деп аталады. Бұл схема бір шығысқа бағытталған ұяшықтардың соқтығысын ескертеді. Бір және сол шығысқа арналған ұяшықтар орналасқан буфер осы немесе басқа жүйеде бірінші болып орындалады.
Мұндай коммутатордың кемшілігі, буфер әрбір қиылысу нүктесінде орналасу қажет, сондықтан оны бөлуге болмайды.
4.4 сұлбада – матрицалы коммутатордың қиылысуындағы буфер
№ 5 дәріс. Автоматты блокировкаланатын коммутатор («Баньян» коммутаторы).
Мазмұны:
- «Баньян» коммутаторы туралы жалпы түсінік;
- өзіндік маршрутты алгоритм.
Мақсаты:
- «Баньян» коммутаторының құрылымын оқып-үйрену;
- өзіндік маршрутты алгоритмді оқып-үйрену.
Баньян желісінің негізгі айырмашылығы – кез-келген кіріс кез-келген шығысқа шыға алуында [8].
 |
а) араласқан (Омега) желісі;
b) реверсті араласқан желі;
c) сезімталдықты Баньян желісі;
d) қарапайым желі.
5.1 сұлба – Баньян түріне жататын төрт түрлі желі құрылымы
Бұл желілердің негізгі қасиеттері:
– бұлар n=log2N және N/2 түйіннен тұрады;
– олардың өзін ретке келтіретін қасиеті бар – n-битті адрес әрбір деңгейге 1 биттен болатын кез-келген кірістен кез-келген шығысқа ұяшықтарды бере алады;
– олардың өзара байланысатын схемасы VLSI (VLSI - өте жоғарғы дәрежелі интеграция) қолдану үшін арналған.
5.2- сұлбада 8х8 Баньян желісінің схемалары көрсетілген. Онда қалың сызықпен жүру жолы көрсетілген. Оң жағында әрбір шығыс сигналының адресі n-битті,b1…bn қатары келтірілген. Сигнал ұяшығының адресі ұяшық тақырыбында кодталған. Бірінші деңгейде b1 биті тексеріледі. Егер ол нөлге тең болса, онда ұяшық жоғарғы шығыс деңгейге жылжиды; ал егер ол 1-ге тең болса, онда ұяшық төменгі деңгейге жіберіледі. Келесі деңгейде бит b2,тексеріледі. Мұнда да дәл солай орындалады.
 |
5.2 сұлба – 8х8 Баньян желісі
Желі деңгейінде конфликт болған жағдайда ұяшықтың жоғалуынан ішкі блокировка пайда болады. 5.3 – сұлбада 8х8 Баньян желісінің ішкі блокировкасы көрсетілген.
Егер келесі шарттар орындалса, онда Баньян желісінде блокировка болмайды:
– кез-келген екі активті кірістердің аралығында бос кіріс сигналы болмауы қажет;
– ұяшықтың шығыс адрестері тура немесе кері бағытта болуы керек.
5.3 сұлба – 8х8 Баньян желісіндегі блокировка
5.4-сұлбаны қарастырайық. Баньян желісі шығыс мәндерді ескере отырып, ұяшыққа түскен мәндерді реттеп отырады. Алынған мәндер құрылымы блокировкаланбайтын реттеуші Баньян желісі деп аталады.
а) кіріс сигналдары блокировкаланбайтын Баньян желісі;
b) реттеуші Баньян желісі.
5.4 сұлба – блокировкаланбайтын және реттеуші Баньян желісі
Кеңжолақты Баньян желісі. Жалпы өзіндік маршрутты таңдайтын алгоритм
Кеңжолақты Баньян желісі – бұл ұяшықтарды көшіру арқылы орындайтын коммутацияның түйін желісі. Әрбір түйінге түскен ұяшық шығыс каналдарының біріне немесе екі шығыс каналының біріне көшіріліп беріледі. Үш нұсқа орындалады log23 = 1.585, яғни ақпарат тақырыбының min көлемі әрбір түйінде екі битке тең.
5.5 – сұлбада еркін мәнді N-битті адрестке арналған бір- битті өзіндік маршрутттың жалпы алгоритмі көрсетілген. Ұяшықтар k-каскадты түйінге келгенде ұяшықтардың маршруты барлық адрестердің k битті тақырыптарымен анықталады. Егер олар нөлге немесе бірге тең болса, онда ұяшықтар сол мәнге сәйкес нөлдік немесе бірлік шығыстарға жіберіледі. Басқа жағдайда ұяшықтар көшірмесі екі шығысқа да жіберіледі. Сонымен қатар бұл ұяшықтардың көшірмесінің тақырыптарындағы адрес те өзгереді.
5.5 сұлба – өзіндік маршрутты алгоритм
5.6- сұлбада өзіндік маршрутты алгоритмді орындайтын енгізу-шығару тармақтары көрсетілген.
Сурет 5.6 – өзіндік маршрутты алгоритмді орындайтын енгізу-шығару тармақтары.
Өзіндік маршрутты алгоритімін орындауда келесі қиындықтар пайда болуы мүмкін:
– ұяшық тақырыптары өзгеріп тұратын адрестерден тұрады, сондықтан коммутация түйіндерде олардың барлығын есептеуге тура келеді;
– ұяшық тақырыптарын модификациялау кезінде барлық адрестер жиынтығы есепке алынады, сондықтан коммутация түйіндерінің жұмысы қиындайды;
– барлық енгізу-шығару каналдарының схемасы желіде тармақтардың пайда болуын тудырады.
Кіріс ұяшықтарының еркін қатарынан тұратын тармақтар каналға байланысты болады. Сонымен ұяшық тақырыптарындағы абсолюттік адрестердің тұрақсыздық салдарынан жүйеде блокировка пайда болады.
№ 6 дәріс. Локалды желі D-Linк коммутаторлары
Мазмұны:
- коммутациялау технологиясы: екінші деңгейлі коммутация; коммутация түрлері;
- коммутаторлардың түрлері: коммутаторлардың таралуы; басқару мүмкіндіктері бойынша коммутаторлардың жіктелуі.
Мақсаты:
- коммутация технологиясын оқып-үйрену;
- коммутаторлардың таралуын оқып-үйрену.
Желі кабельді немесе сымсыз жалғастырғыш желі қондырғыларынан тұрады: маршрутизатор, коммутатор немесе концентратордан. Бұл барлық қондырғылар бір компьютердегі мәліметтерді басқа бір желіде орналасқан екінші басқа компьютерге жібере алады.
Коммутаторлар – желінің негізгі фундаменті. Ол микросегментацияны қолдана отырып, желіде орналасқан көптеген тұтынушыларға ақпарат бере алады. Микросегментация бір сегментте орналасқан бір жұмыс станциясынан тұратын жеке меншік немесе бөлінген сегментті құрайды (коммутатор портына сегмент емес, оның жұмыс станциясы қосылады). Әрбір жұмыс станциясы барлық өткізу жолағына қатысу мүмкіндігіне ие бола алады.
Желіде әртүрлі коммутаторлар қолданылады. Компанияның әрбір ішкі желісінде бөлінген жалғастыруларды орындайтын коммутаторларды локалды желі коммутаторлары (LAN Switches) деп атайды.
LAN коммутаторларының артықшылықтары:
- локалды желінің тиімділігі жоғарылайды, яғни кабель мен желі адаптерлері қажет емес;
- желіні жеке логикалық сегменттерге бөледі (бір сегменттің трафигін екінші басқа сегмент трафигінен);
- желі аралығындағы экран (брандмауэр) қызметін орындай алады, яғни кейбір желі аралығындағы қателіктерді өткізбейді;
- қашықтықтағы станцияларды қосу арқылы желінің көлемін ұлғайта алады;
- әртүрлі өткізу жолағы бар локалды желіні жалғастыра алады. Мысалы: 10-мегабитті және 100-мегабитті Ethernet локалды желісін коммутатор арқылы жалғауға болады;
- буферсіз дестелі коммутацияны қолдайды (без буферизации пакетов «cut-through switching»), яғни желідегі кідіруді азайтады.
Концентраторға қосылған барлық түйіндер барлық өткізу жолағын өзара бөледі. Ал коммутаторлар әрбір түйінге жеке жиілік жолағын бөледі (егер ол тікелей коммутатор портына қосылса).
Мысалы: концентраторға қосылған 10 қондырғы 10 Мбит/секундты бөледі, яғни кейбір қондырғылар мәліметтерді бермесе де олардың әрқайсысысының өткізу қабілеттілігі 1 Мбит/с тең болады (10/N Мбит/с, N-жұмыс станциялар саны). Ал коммутаторға қосылған 10 қондырғы жеке 10 Мбит/с жылдамдықты өткізу жолағын бөле алады.
Коммутациялау технологиясы
Коммутаторлар көбіне OSI моделіндегі арналық деңгейде жұмыс істейді. Олар кіріс кадрларына талдау жасайды, олардың МАС-адрестері бойынша берілуіне шешім қабылдайды және бағыты бойынша кадрларды береді. Коммутаторлар екінші деңгей функциясын орындағандықтан, OSI моделінің жоғарғы деңгейлеріне талдау жасамайды.
2-ші деңгейлі коммутация – аппаратты. Коммутаторлардың кадрларды беруі мамандандырылған арнайы бақылаушымен Application-Specific Integrated Circuits (ASIC) анықталады, бұл технология аз кідірісті гигабитті жылдамдықты қолдайтын коммутаторларға арналған.
2-ші деңгейлі коммутаторлардың қолданудың екі себебі бар - желіні сегменттеу және жұмысшы топтарын (желідегі компьютерлерді) біріктіру. Күрделі желіні бірнеше локалды сегментке бөлу желінің өнімділігін арттырады. Сонымен қатар желінің иілгіш құрылымы желіні басқаруды жеңілдетеді.
3-ші деңгейлі коммутация – бұл аппараттық маршруттау. Мұнда десте (пакетті) ASICs бақылаушысымен өңделеді. 2-ші деңгейлі коммутатордан айырмашылығы МАС- адрестері негізінде емес, желі деңгейіндегі ақпараттарды қабылдауында. Негізгі мақсаты 2-ші деңгейлі коммутация жылдамдығын қабылдау және масштабтау кеңділігін алу. Бұл деңгейдегі коммутатордың қызметі маршрутизатор қызметі сияқты:
- пакеттің берілу орны бойынша байланыс жолын анықтау;
- 3-ші деңгейдің тақырыбының дұрыстығын анықтау;
- пакеттің берілу уақытын анықтау;
- кез-келген қосымша ақпараттарды қабылдап, өңдейді;
- басқару базасындағы ақпараттардың статикалық мәліметтерін жаңартады (Management Information Base -MIB);
- қауіпсіздік жағдайларын қамтамасыз етеді (керек жағдайда);
- қажет қызметтерді ұсынады.
Маршрутизатор мен 3- ші деңгейлі коммутатордың айырмашылығы, ол аппаратты тарату қызметі. Маршрутизатор коммутация пакеттерін жалпы бағдарламамен қамтамасыз ету арқылы орындалса, 3-ші деңгейлі коммутаторда локалды желіні қолдану арқылы пакеттерді жылдам береді, әрі маршрутизаторға қарағанда арзан.
3-ші деңгейлі коммутаторларға D-Link қондырғысының DES-3326S және DES-3326SR, DES-3350SR коммутаторларын жатқызуға болады.
4-ші деңгейлі коммутация желі деңгейінің аппаратты маршруттауына негізделеді. Ол басқару ақпараттарына жауап береді. Пакет тақырыбы: желі деңгейінің адресін, 3-ші деңгейлі хаттаманың түрін, (TTL) орындалу уақыты мен бақылау қорытындысынан тұрады. Сонымен қатар пакет жоғарғы деңгей хаттамалары туралы ақпаратты: хаттама түрі мен порт нөмірінен тұрады.
4-ші деңгейлі коммутация – МАС және IP адрестерінен басқа, порт нөмірі арқылы пакеттерді беру туралы шешім қабылдайды.
Маршрутизаторлар транспортты деңгей арқылы трафикті басқара алады. Оның негізгі әдісі- кеңейтілген қатынас тізімдерін құру (extended access lists).
Коммутаторлар 4-ші деңгей функциясын орындауда TCP өрісі мен UDP ішкі тақырыптарды оқып, пакетте ақпараттың қандай түрі берілетінін анықтайды. Желі администраторы осы мәліметтерге қарап бағдарламаны өзерту арқылы трафикті өңдеп, жібереді. Бұл функция тұтынушы үшін қызмет сапасын анықтайды. Осы қызмет сапасы арқылы 4-ші деңгейлі коммутация трафикті бөледі. Егер конфенренц байланысы болса, онда FTP пакеті немесе пошта хабарына қарағанда өткізу жолағы үлкен болады.
4-ші деңгейлі коммутацияны орындайтын коммутаторлар коммутацияның үлкен кесте сандарын сақтау мен анықтау мүмкіндіктері бар (егер коммутатор корпоративті желінің ішінде болса).
Басқарылатын және басқарылмайтын коммутаторлар
Коммутаторлар басқарылатын және басқарылмайтын болып бөлінеді:
Басқарылатын коммутаторлар – басқарылатын Web-интерфейс, (интерфейс командной строки -CLI), Telnet, SNMP (Simple Network Management Protocol), TFTP (Trivial File Transfer Protocol ) қолдайтын бірнеше функцияларды орындай алады. Мысалы D-Link коммутаторлары: DES-3226, DES-3226S, DES-3250TG, DES-6300, DGS-3212SR, DGS-3224SR және т.б.
Басқарылмайтын коммутаторлар – басқару және реттеу функцияларын орындамайды. Мысалы D-Link DxS-10xx сериялы коммутаторы.
Реттелетін (настраиваемые) коммутаторлар - осылардың аралығында болады. Бұл коммутаторлар нақты бір параметрлерді ғана реттейді, бірақ SNMP басқаруды қолдамайды. Мысалы: DES-1218R/26R коммутаторлары.
Қазіргі кезде көбіне Web интерфейстерін қолдайтын коммутаторлар қолданылады: Мысалы Web-браузермен қамтамасыз етілген компьютерлер.
Сонымен қатар коммутаторлардың бағдарламамен қамтамасыз етілуін жаңартып тұруға болады. Бұл қондырғылардың ұзақ мерзімге қызмет етуіне мүмкіндік береді. Өйткені жаңа версия қабылданса, онда ескі версияның орнына жаңасын орнатады.
№ 7 дәріс. Виртуалды локалды желі VLAN
Мазмұны:
- VLAN түрлері; кадрларды таңбалау;
- магистралды байланыс технологиясы; VLAN конфигурациялау.
Мақсаты:
- магистралды байланыс желі технологияларын оқып-үйрену;
- VLAN конфигурациясын оқып-үйрену.
Virtual Local Area Network (VLAN) Виртуалды локалды желі – технологиясы көптеген коммутаторлардың жұмысын өзгертті. Қазір Ethernet желісінде бұл технология өте үлкен орын алады. Виртуалды локалды желі бір коммутаторда орналасқан тұтынушыларды бірнеше топтарға бөледі. Топтарға жеке МАС адрестері немесе коммутатор порттары беріледі. Бір топтың ішіндегі тұтынушылар трафигі шектеусіз коммутацияланады.
Виртуалды локалды желінің жіктелуі
Виртуалды локалды желінің бірнеше түрі бар. Олардың айырмашылықтары қандай да бір VLAN мүшесі болуында. Мысалы:
- станция қосылған порт нөміріне байланысты VLAN мүшесі болу. Станция араласатын басқа да порттар осы VLAN-ға қосылады;
- VLAN нөмірі қондырғының МАС адресі бойынша берілуі мүмкін. Бұл жағдайда нақты бір VLAN қатысты МАС адрестері жазылған кестені сақтау керек;
- VLAN нөмірлі қондырғының IP адресі бойынша берілуі мүмкін. Бұл жағдайда нақты бір VLAN қатысты IP адрестері жазылған кестені сақтау керек;
- өте сирек кездесетін VLAN түрлері де қолданылады. Бұл жағдайда VLAN жазылу қондырғы беретін трафик түріне байланысты болады;
- қазіргі кезде көп тараған пароль мен логин берілетін VLAN қолданылады.
Белгілері бойынша VLAN динамикалық және статикалық болып бөлінеді:
Статикалық VLAN – бұл виртуалды локалды желі VLAN жазылу коммутаторды реттеу арқылы орындалады. Олар желінің жағдайына байланысты өзгермейді. Мысалы, статикалық порт негізіндегі VLAN:
7.1 сұлба - порт негізіндегі VLAN
Бұл жағдайда бір түсті портпен станция өзара байланыса алады. Олар басқа түсті портқа қосылған станцияларға шыға алмайды. Егер, бір VLAN-ға қосылған станция басқа VLAN портына қосылса, онда станция автоматты түрде басқа VLAN мүшесі бола алады. МАС адресті статикалық VLAN мысалы 7.2- суретте келтірілген.
Бұл жағдайда VLAN тек бір коммутатор аймағында жұмыс істей алады, МАС адресінің мәліметін коммутаторға өзіміз енгіземіз.
Статикалық VLAN ерекшелігі:
- конфигурациясы қарапайым және өте жылдам: нақты бір VLAN-ға тиісті порттарын енгізу немесе МАС адрес кестесін жазу;
7.2 сұлба - МАС адресті VLAN
- статикалық VLAN желінің өте жоғарғы қорғағыш дәрежесін береді. өйткені желідегі кез-келген өзгерістер коммутатордың қайта конфигурациялауын талап етеді. Әлсіз жері МАС адрестерді алмастыру немесе физикалық қатынастың коммутаторға қосылуы болып табылады.
Кемшілігі: статикалық VLAN порт нөмірі немесе МАС адресі бойынша тек бір коммутатордың аймағында орындалады.
Динамикалық VLAN – бұл қондырғыны қайта конфигурациялаусыз автоматты түрде қайта орналастыра алады.
Динамикалық VLAN-ды қолдау үшін барлық қондырғылар мен тұтынушылар жазылған ақпараты бар сервер қолданылады. Серверді қолдану арқылы жазылу сипаттамаларды таңдау мүмкіндіктерін туғызады. Өйткені аутентификация мен авторизацияны басқаруды коммутатор орындамайды, сервердің бағдарламамен қамтамасыз етуін ПО орындайды. Сонымен нақты бір VLAN-ға ену тек МАС, IP адрестері немесе хаттама түрлері ғана емес, сонымен қатар тұтынушы аты, смарт-карта, токен, компьютердің сериялық нөмірлері арқылы да енуге болады.
Коммутаторда үш түрлі VLAN және кеңжолақты домен қолданылады:
- порт базасындағы VLAN;
- кеңжолақты домен MAC-адрес базасында;
- қосымша кадр өрісіндегі белгі негізіндегі VLAN – IEEE 802.1Q стандарты.
а) порт базасындағы VLAN
Порт базасындағы VLAN-ды қолдануда (бұл портқа қандай компьютер немесе тұтынушы қосылғанына байланысты емес), әрбір порт нақты бір VLAN-ға тәуелді болады. Бұл осы портқа қосылған барлық тұтынушылар бір VLAN-ның мүшесі бола алады. Портты конфигурациялауды тек өзіміз өзгерте аламыз. Оның негізгі сипаттамалары:
- бір коммутатор аймағында қолданылуы. Мысалы, бір коммутаторға бірнеше жұмысшы топтарын ұйымдастыру.
- реттеу (настройки) қарапайымдылығы. Бір VLAN-ға қосылған әрбір портқа бір немесе сол идентификатор VLAN (VLAN ID) беріледі.
- станцияны басқа жаққа көшірмей-ақ желі топологиясын логикалық өзгерту мүмкіндігі. Ол үшін бір VLAN-ның порт нөмірін екінші VLAN-ға ауыстыру керек. Мысалы: техникалық бөлімдегі VLAN –ды сату бөлімінің VLAN –на, сонда жұмысшы станция жаңа мүшелерімен бірге қатынастарды (ресурстарды) орындай алады.
- әрбір порт тек бір VLAN-ға ғана кіре алады. Бір коммутатор ішінде немесе екі коммутатор аралығында виртуалды желіні ұйымдастыру үшін IP деңгейін қолдану қажет. Әрбір VLAN-ның бір порты маршрутизаторға қосылады және онда бір желіден екінші желіге берілетін пакеттің маршрут кестесі жазылады.
Мұның кемшілігі әрбір VLAN-ның бір порты маршрутизаторға қосылуы, өйткені қолданылатын кабель мен порт және маршрутизаторлардың көп қолданылуы шығынды көбейтеді. Бұл кемшілікті болдырмас үшін екі әдіс қолданылады: біріншіден: бір портты бірнеше VLAN-қосылатын коммутаторларды қолдану, екіншіден: 3-ші деңгейлі коммутаторды қолдану.
б) VLAN MAC-адрес базасында
Бұл әдіс администраторлардың қолмен енгізу жұмыстарын талап етеді. Бірақ та бұл виртуалды желіні құрауда бірнеше порттарды топтастыруға қарағанда бірнеше коммутаторларды қолдану тиімді әрі иілгіш болып келеді. Әрбір коммутаторға МАС-адрестерін топтастыру біпнеше порттарды құруды болдырмайды.
в) 802.1Q стандартын қолданатын VLAN
Бұл технология фреймдерді (теггирование) белгілейді:
- tagging – «тегирование» - 802.1q стандарты бойынша VLAN туралы ақпаратты фреймге енгізеді;
- untagging – «растегирование» - 802.1q стандарты бойынша VLAN туралы ақпаратты фреймнен алып тастайды;
- ingress port – кіріс порты, фрейм келетін порт және (tagging «тегирование») бар жоғын анықтайды;
- egress port – шығыс порты, тексеруден өткен фреймнің шығысы.
№ 8 дәріс. Негізгі тармақ хаттамасы
Мазмұны:
- негізгі тармақ хаттамасы;
- негізгі тармақтағы STP және RSTP хаттамаларының параметрлерін басқару.
Мақсаты:
- Spanning Tree (STA) алгоритмін оқып-үйрену;
- негізгі тармақтағы STP және RSTP хаттамаларының параметрлерін басқаруды оқып-үйрену.
Spanning Tree Protocol (IEEE 802.1d) хаттамасы
Spanning Tree Protocol хаттамасы 1983 жылдары шыққан. Ethernet желісінде коммутаторлар тармақталған байланысты қолдайды, яғни (петля) ілгіш болмайды. Бұл альтернативті арналарды ұйымдастыруда ерекше хаттама мен технологияларды қолдануды талап етеді.
Spanning Tree (STA) алгоритмі коммутаторлардың автоматты түрде желідегі порттардың өзара еркін байланысуындағы тармақталған байланыс конфигурациясын анықтауды талап етеді.
STP хаттамасын қолдайтын коммутаторлар автоматты түрде компьютер желісінде тармақталған байланыс конфигурациясын құрайды. Мұндай конфигурацияны - Spanning Tree деп атайды (иногда ее называют остовым деревом). Бұл конфигурация қызмет пакеттерін алмасуды қолдануда автоматты түрде коммутаторда құрылады.
STP хаттамасының жұмысы.
STA алгоритмі әрбір (мост) көпірге идентификаторды беруді талап етеді. Көпір идентификаторы – екі бөлімнен тұратын 8-байтты өрісті: администратормен берілген -2-байт приоритетті, ал 6-байт МАС адресінен тұрады. Әрбір портқа идентификаторына - МАС адрес беріледі. Сонымен қатар әрбір көпір порты осы желі арқылы өтетін кадрлардың берілуінің құнын анықтайды.
Тармақталған ағаш процессі көпір тамырынан (корневого моста (root switch)) басталады, көпір тамыры идентификатор нөмірі аз коммутатордан басталады. Кейбір кезде администратор өзі коммутаторға аз нөмірлі идентификаторды беріп, көпір тамыры ретінде тағайындайды.
STP жұмысының екінші кезеңі – желідегі басқа коммутаторлар үшін порт тамыры ретінде бір коммутаторды тағайындау.
Коммутатордың тамыр порты – бұл тамыр коммутаторына ең жақын жолды тағайындау.
STP жұмысының үшінші кезеңі – берілген порттарды анықтау.
Коммутацияланатын желіде әрбір сегментке белгіленген бір порт (назначенный порт- designated port) беріледі. Бұл порт көпірдің ең басты функциясын орындайды, яғни сегменттен пакетті қабылдайды және оларды берілген бағыт бойынша көпір тамырына жібереді. Берілген сегмент үшін белгіленген порттан тұратын коммутатор осы сегменттің белгіленген көпірі (назначенным мостом -designated bridge) деп аталады. Белгіленген порт коммутаторға ең қысқа қашықтықта орналасады. Ол коммутаторда жалғыз болуы мүмкін. Көпір тамырында барлық порттар белгіленеді, өйткені олардың көпірге дейінгі ара қашықтықтары нөлге тең. Тамырлы көпірде тамырлы порт болмайды.
Тармақты құрғанда ара қашықтық басты мәселе болады. Сондықтан әрбір коммутаторды тамырлы коммутатормен жалғастыратын және әрбір сегментті тамырлы коммутатормен жалғастыратын жалғыз порт таңдалады. Қалған барлық порттар резервте болады, яғни олар қарапайым кадр мәліметтерін бере алмайды. Мұндай таңдауда желідегі активті портта ілгіш (петля) болмайды, ал қалған жалғаулар ағаш тармақтарын құрайды.
STA-да қашықтық ретінде жол құны көрсетіледі (стоимость пути -Path Cost) – ол коммутатор портынан тамырлы коммутаторға дейінгі қашықтықтардың қосындысы уақыт шартымен анықтайды. Сегменттің уақыт шарты ақпараттың бір битін беру уақытымен есептелінеді, ол 10 наносекудпен өлшенеді. Мысалы, 10 Мбит/с Ethernet сегменті үшін уақыт шарты 10 бірлік шартымен (условным единицам) анықталады.
Ағаш тармақтарын есептеу коммутатор қосылып тұрғанда және топологияның өзгеруінде орындалады. Бұл есептеулер коммутатор аралығындағы ақпараттардың периодты алмасуын талап етеді, яғни арнайы пакет көмегімен орындалады. Оларды көпір хатамаларының мәліметтер блогы деп атайды - BPDU (Bridge Protocol Data Unit).
BPDU пакеттері ілмексіз желі топологиясын құру үшін арналған негізгі ақпаратты құрайды:
- коммутатор идентификаторы, түбірлі коммутатор оның негізі болып болып табылады;
- бастапқы коммутатордан түбірлі коммутаторға дейінгі қашықтық (маршрут құны);
- порт идентификаторы.
BPDU пакеттері арна деңгейіндегі кадр мәліметтер өрісінде сақталады, мысалы, Ethernet кадрларында.
BPDU пакеттері келесі өрістерден тұрады:
- STA хаттамасының идентификатор версиясы - 2 байт. Коммутаторлар бір және осы STA хаттамасының версиясын қолдау қажет, басқалай ілгішпен активті конфигурация орнатуы мүмкін;
- BPDU түрі - 1 байт. BPDU екі түрі қолданылады – конфигурациялы BPDU, яғни түбірлі коммутатор ретінде қолданылуы мүмкін. Байланыс болмағанда, порт бос болмағанда, порт немесе коммутаторлардың өзгеруін хабарлайтын коммутаторлардан берілетін - хабарламалы BPDU;
- жалау - 1 байт. Бір бит конфигурацияның өзгеруін құрайды, екінші бит - конфигурацияның өзгеруін бекітетін жалауды анықтайды;
- түбірлі коммутатор идентификаторы - 8 байт;
- түбірге дейінгі қашықтық - 2 байт;
- коммутатор идентификаторы - 8 байт;
- порт идентификаторы - 2 байт;
- хабардың берілу уақыты - 2 байт;
- hello (время приветствия) интервалы, ол арқылы BPDU пакеттері беріледі;
- жағдайлардың ауысудағы кідіруі - 2 байт.
STP жұмысы
Мысал ретінде ілгішті қосу арқылы қосылған үш коммутатор қолданылады. Пакеттер желіде кідіруі мүмкін. Мысалы LAN1 желісіндегі компьютер кеңжолақты пакетті беру керек. Коммутатор А бұл пакетті сегментке қосылған барлық коммутаторларға жібереді. В коммутаторы пакетті қабылдап, С коммутаторына жібереді. С коммутаторы А коммутаторынан осы кеңжолақты пакетін қабылдап, В коммутаторына жібереді. Ол А коммутаторына алынған пакетті қайта жібереді. Яғни пакет желіде қайта – қайта беріліп жүре береді. Бұл желінің жұмыс қабілеттілігіне әсер етеді. Сондықтан STP көмегімен С және В коммутаторларының арасы блокировкаланады.
Қорек көзі қосылғаннан соң әрбір коммутатор өзін түбірлі коммутатор деп санайды. Ол hello (время приветствия) интервалы арқылы BPDU генерациялағанда өзінің идентификаторын түбірлі коммутатор идентификаторымен араластырады. Түбір арасындағы қашықтық нөлге тең болады. Ал порт идентификаторы ретінде BPDU берілетін порт идентификаторы көрсетіледі.
8.1 сұлба - Spanning Tree қолдану алдында
Коммутатор BPDU қабылдағаннан соң ол өзінің кадрларын беруді тоқтатады. Ол жаңа түскен кадрларды береді. Кадрларды беруде әрбір коммутатор өзінің порты үшін түбірге дейінгі ең аз қашықтықты таңдайды. Беруді аяқтағаннан соң әрбір коммутатор өзінің түбірлі портын анықтайды, ол басқа порттарға қарағанда тармақ түбіріне жақын болады.
Коммутатор A (корневой мост – көпір түбірі) BPDU бергенде, олардың жүру жол құны нөлге тең болады. Ал коммутатор B BPDU қабылдағында Port 1 (4) жол құнын қосады. Содан соң коммутатор B 4-ті қолданып, BPDU 4-ке тең жол құнымен Port 3 және Port 2 арқылы түбірге жібереді.
С коммутаторы В коммутаторынан BPDU қабылдайды. Ол түбірге дейінгі жол құнын 23 (4 + 19) көбейтеді. Сонымен қатар С коммутаторы BPDU А коммутаторынан Port 1 арқылы қабылдайды. Бұл жағдайда жол құны нөлге тең болады. Сондықтан С коммутаторы жол құнын 4-ке көбейтеді (Port 1 жол құны 4-ке тең). Енді С коммутаторы жалғыз бір түбір портын таңдайды. С коммутаторы түбірлі порт ретінде Port 1 таңдайды. Өйткені оның жол құны аз. Содан соң С коммутаторы басқа коммутаторларға түбірге дейінгі жол құны 4-ке тең екенін хабарлайды. В коммутаторының түбірлі порт жолын таңдауы да дәл осылай жүреді.
8.2 сұлба - Spanning Tree қолданғаннан соң
Бұдан басқа, коммутаторлар желінің әрбір сегменті үшін белгілі бір портты таңдайды. Ол үшін олар өздерінің түбір портын қарастырмайды, ал қалған порт қашықтықтарын өзінің түбірлі портына дейінгі қашықтығымен салыстырады. Егер өзінің портының қашықтығы қабылданған порт қашықтығынан аз болса, онда ол белгіленген порт болып саналады. Белгіленген порттан басқа барлық порттар блокировкаланады. Осымен тармақ жұмысы аяқталады.
Түбірге дейін арақашықтықтары бірдей бірнеше порт болса, онда идентификаторы аз порт таңдалады.
В коммутаторында Port 2 белгіленген негізгі порт болып саналады. Оның түбірлі портқа дейінгі жол құндылығы Port 3 (23) портқа қарағанда (19) тең. Сондықтан В коммутаторында Port 3 блокировкаланады. С коммутаторында белгіленген негізгі порт Port 3 болып саналады. Оның жол құндылығы 19 тең, ал Port 2 –блокировкаланады.
№ 9 дәріс. Порттардың өткізу қабілетілігін топтастыру технологиясы
Мазмұны:
- порттардың өткізу қабілеттілігін топтастыру технология жұмысын басқару;
- топтасқан каналдарды реттеу.
Мақсаты:
- порттардың өткізу қабілеттілігін топтастыру технология жұмысын басқаруды оқып-үйрену;
- топтасқан каналдарды реттеу және құру.
Порттарды топтастыру және жоғарғы жылдамдықты магистралды желіні құру
Қазіргі кезде байланыс арналарының жоғарғы сенімділігі мен өнімділігін арттыру үшін бірнеше хаттамалар мен фукнкциялар орындалады. Соның ішінде кеңінен көп тарағаны екі технология негізінде құралған коммутаторлар аралығындағы резервті байланыс:
- резервтеу режімі, біреуі резервте болады, ал екіншісі жұмыс істеп тұрады. Егер біреуі істен шықса, резервтегі коммутатор оны алмастыра алады.
- жүктемені бөлу режімі; бұл жағдайда мәліметтер параллельді барлық жалғастыруларда беріледі.
Порттарды топтастыру (Port Trunking) – бұл бірнеше физикалық каналдарды (Link Aggregation) бір логикалық магистралға топтастыру. Жоғарғы жылдамдықты каналда мәліметтерді беру үшін бірнеше порттарды топтастыру қажет.
STP хаттамасына қарағанда (Spanning Tree – протокол покрывающего дерева) физикалық каналдарды топтастыруда барлық артық (избыточные) байланыстар жұмыс жағдайында болады, ал жүктемені бөлу үшін трафик олардың арасына бірдей бөлінеді. Осы логикалық каналдағы бір байланыс желісі істен шықса, онда трафик қалған каналдарға бірдей бөлініп беріледі.
9.1 сұлба - коммутатор аралығында байланыс каналдарын топтастыру
Топтастырылған арналарға қосылған порттар топ мүшесі болып саналады. Топтағы бір порт «байланысшы» ретінде қызмет атқарады. Топтастырылған каналдағы барлық топ мүшелері бірдей режимде жұмыс істеулері қажет. Сондықтан топтағы порттарды реттеу үшін тек «байланысшы» портты ғана реттеу (настроить) қажет.
Егер бір сеанста берілетін пакеттер топтасқан арнаның әртүрлі портында берілсе, онда жоғарғы деңгейдегі OSI хаттамасында қиындықтар пайда болуы мүмкін. Мысалы, бір сеанстағы екі немесе одан да көп кадрлар топтасқан арнаның әртүрлі портында берілсе, онда берілу ұзындықтарының әртүрлі болуынан және олардың буферлерінде бірқалыпсыз кідірістің пайда болу салдарынан соңғы кадр алдыңғы кадрлардан озып кетуі мүмкін. Сондықтан арналарды топтастыруда кадрларды порттарға таратудың динамикалық емес статикалық әдісі қолданылады, яғни екі түйін арасындағы топтастырылған арнаға нақты бір сеанстың кадр ағындары ғана беріледі. Бұл жағдайда барлық кадрлар бір және сол тізбектілікпен беріледі. Әдетте, статикалық таратылуда нақты бір сеанс үшін портты таңдау түскен пакеттің белгісі бойынша орындалады (портты топтастыру алгоритмін таңдау негізінде). Бұл шығу көзінің МАС-адресі немесе оның қызметі.
Байланыс жолын топтастыру топтасқан арнаның бір портында нүкте-нүкте режімін қолдайтын кез келген коммутаторда ұйымдастыруға болады.
Арналарды топтастыруды «коммутатор-коммутатор» немесе «коммутатор- файл-сервер» жалғастыруындағы жоғарғы жылдамдықты талап ететін желі нұсқасы ретінде қарастыруға болады.
Сонымен қатар бұл функцияны желінің сенімділігін жоғарылату үшін де қолдануға болады. Байланыс желісінде ақау пайда болса, онда топтастырылған канал тез арада (1 секунд ішінде) басқа желіге ауысуы мүмкін.
9.2 сұлба - Топтастырылған канал бойынша мәліметтер ағынын тарату
D-Link DES-3226S, DES-3326S, DES-3250TG, DGS-3324SR коммутаторларының бағдарламамен қамтамасыз етілуі топтастырылған канал байланысының екі түрін қолданады: статикалық және динамикалық. Статикалық ПО-да коммутатордағы барлық реттелулер (настройка) қолмен орындалады, ал динамикалық ПО-да IEEE 802.3ad стандартына сәйкес орындалады, яғни (Link Aggregation Control Protocol) хаттамасын қолданады. Ол канал конфигурациясын тексереді, пакеттерді әрбір физикалық желіге береді. Сонымен қатар бұл хаттаманың байланыс желісіндегі каналдарды алып тастауға немесе қосуға мүмкіндігі бар.
Бұл үшін топтастырылған байланыс каналын реттеуде бір коммутатордың портын «активті», ал екінші бір коммутатордың портын «пассивті» ету керек. Бұл жағдайда LACP хаттамасын қолдайтын «активті» порт басқару кадрындағы мәліметтерді өңдей алады. Бұл порт топтарын динамикалық өзгерте алады, яғни порттарды қосып, немесе алып тастай алады. Ал «пассивті» порт басқару кадрын өңдей алмайды.
IEEE 802.3ad стандарты Ethernet-каналының барлық түрінде қолданыла береді. Оның көмегімен бірнеше Gigabit Ethernet каналдардан тұратын көптеген Гигабитті байланыс желісін ұйымдастыруға болады.
№ 10 дәріс. D-Link басқару қондырғылары
Мазмұны:
- желідегі қатынас шектелуін басқару;
- трафикті сегментациялау және бақылау қатынас негізінде трафикті фильтрациялау;
- коммутатордың порт жағдайы.
Мақсаты:
- трафикті сегментациялау және бақылау қатынас негізінде трафикті фильтрациялау оқып-үйрену;
- коммутаторды реттеу жағдайын оқып-үйрену.
Желідегі қатынастың шектелуі
Коммутаторларда МАС-адрестердің стандартты динамикалық функциясынан басқа МАС-адрестік стандартының статикалық кестелерін енгізу функциялары да қолданылады. Бұл коммутатор арқылы пакеттердің толық жүруін бақылайды.
Ол үшін біріншіден, коммутатордың кестелерін жаңартуды блокировкалау қажет (егер желінің конфигурациясы өзгермейтін болса), яғни МАС-адрес кестесін блокировкалау. Сонда коммутатор белгісіз адрестен түскен пакеттерді қабылдамайды.
Екіншіден, коммутатор портына МАС – адресті қолмен енгізу керек, сонда коммутатор МАС-адрес порт мәліметін тұрақты сақтап отырады. D-Link коммутаторлары 256 жазылымға дейінгі МАС-адрес статикалық кестесін сақтай алады.
Коммутаторлар МАС-адрес қондырғысын көрсете отырып МАС-адрес фильтрлеу кестесін реттей алады, сонда көрсетілген кіріс және шығыс пакеттер қабылданбайды.
Сонымен, жоғарыда көрсетілген функцияларды қолдана отырып, желіні санкционерлі емес қатынастардан сақтауға болады. Мысалы, желідегі жұмысшы станциялардың МАС-адрестерін коммутатор портына қосып, содан соң коммутатор кестесін блокировкалау арқылы белгісіз адрестен түскен пакеттерді өткізбеуге болады. Бұл функция үй желілерін құруда және интернет желісін локалды желіге қосқанда қауіпсіздік жағдайын орнатуға өте тиімді.
Трафикті сегментациялау
Трафикті сегментациялау екінші деңгейдегі домендерді шектеу үшін қызмет етеді. Бұл
функция порттардың бір-бірін көрмеу, реттеу үшін қолданылады және сонымен қатар магистралды желі провайдері мен серверлерді қосу үшін бөлінген порттарға қосылуға мүмкіндіктері болуы керек.
10.1 сұлба - Traffic Segmentation функциясын қолдану
Барлық компьютерлердің (PC2 - PC24) uplink портына мүмкіндіктері бар, бірақ екінші деңгейде бір-бірімен қатынас мүмкіндіктері болмайды.
Бұл шешім
:
- ETTH жобасында порттарды оқшаулау үшін (изоляции);
- ортақ серверге мүмкіндіктерді ұсыну үшін қолданылады
.
IEEE 802.1х хаттамасы
IEEE 802.1х хаттамасы клиент/сервер және аутентификация хаттамаларына қатынас мүмкіндіктерін анықтайды. Олар локалды желідегі коммутатор портына белгісіз қондырғыларды қоспайды. Сервер аутентификациясы (RADIUS) алдымен әрбір клиенттің қатынас құқығын тексереді., содан соң оларды коммутатор портына қосады (сурет 10.2).
Клиент аутентификацияланбайынша, 802.1х хаттамасының басқару қатынасы Extensible Authentication Protocol over LAN (EAPOL) хаттамасының трафикке (клиент қосылған портқа) қосылуына рұқсат береді. Аутентификация аяқталғаннан соң қарапайым трафик порт арқылы беріле алады.
10.2 сұлба - Аутентификация сервері (RADIUS)
Клиент – бұл жұмысшы станция. Ол коммутатор сервисі мен локалды желіге енуге рұқсат сұрайды және коммутатор сұрақтарына жауап береді. Жұмысшы станциясында 802.1x үшін клиенттік бағдарламамен қамтамасыз етілу орындалады, мысалы: Microsoft Windows XP.
10.3 сұлба - аутентификация сервері
Аутентификация сервері – клиенттің аутентификациясын орындайды. Аутентификация сервері клиентті тексеріп, коммутаторға оның локалды желіге кіретін немесе кірмейтіні туралы хабар береді. Бұл сервер RADIUS клиент/сервер моделінде жұмыс істейді. Онда аутентификация туралы ақпараттар RADIUS клиенті мен сервер аралығында беріледі. Өйткені коммутатор прокси қызметінде жұмыс істейді, ал аутентификация сервері клиент үшін мөлдір.
10.4 сұлба - Коммутатор authenticator
Коммутатор (аутентификатор (authenticator)) деп те аталады – желіге физикалық қатынасты (10.4 сұлба) береді. Коммутатор клиент пен сервер аралығындағы қатынасты атқарады. Коммутатор
RADIUS клиентінің инкапсуляция және деинкапсуляцияны орындайтын EAP кадрларына жауап береді және аутентификация серверімен өзара қатынаста болады.
Аутентификацияны тек коммутатор немесе клиент өзгерте алады.
Коммутатор клиенттен идентификация нөмірін сұрайды. Клиент EAPOL-start кадры арқылы аутентификацияны жібереді. Содан соң коммутатор клиент пен аутентификация сервері аралығында ақпараттар бере бастайды. Егер аутентификация дұрыс орындалса, онда коммутатор порты авторизацияланады.
ЕАР кадр аралығындағы алмасулар аутентификация әдісінің қолданылуына байланысты.
802.1х аутентификациясы МАС-адрес негізінде немесе порт негізінде орындалуы мүмкін:
- 802.1х аутентификациясы МАС-адрес негізінде орындалса, онда тұтынушының белгісі мен атын ғана емес, сонымен қатар жұмысқа мүмкіндігі бар максималды МАС-адрестерінің санын да сұрайды.
§
- 802.1х аутентификациясы порт негізінде орындалса, онда портқа қосылған кез-келген тұтынушы локалды желіге қосыла алады.
Коммутатор порттарының жағдайлары
Коммутатор порттарының жағдайлары клиенттің желіге қосылу мүмкінідігімен анықталады. Алғашқыда порт авторизацияланбайды. Бұл жағдайда ол 802.1х хаттама пакеттерінен басқа, кіріс және шығыс трафиктерінің өтуіне рұқсат етпейді. Ал клиент аутентифицияланса, онда порт авторизацияланып, кез-келген трафикті өткізе алады.
Клиент немесе коммутатордың 802.1х хаттамасын қолдамайтын жағдайлары
802.1х хаттамасын қолдамайтын клиент 802.1х авторизацияланбаған портына қосылады. Сонда коммутатор клиентке авторизациялауды сұрайды. Бұл жағдайда клиент жауап бермейді, ал порт авторизацияланбайды. Сондықтан клиент локалды желіге шыға алмайды.
Басқа жағдайда, 802.1х көмегімен портқа қосылады. Бұл жағдайда EAPOL-start кадрын беру арқылы клиент аутентификацияланады. Егер клиент жауап алмаса, онда оны бірнеше рет сұрайды. Порт авторизацияланған жағдайда жауап бермейді, сонда клиент кадрларды жібереді.
802.1х қолдайтын клиент пен коммутатор жағдайында клиент аутентификацияланса, онда порт аутентификация жағдайына ауысады және клиенттің барлық кадрларын бере алады. Егер аутентификация жағдайында қате пайда болса, онда порт аутентификацияланбайды, аутентификация қайта қалпына келуі мүмкін. Егер аутентификация сервері орындалмаса, онда коммутатор қайтадан сұрақ жібереді. Серверден жауап болмаса аутентификация қатесінің салдарынан желіге шығу мүмкіндігі болмайды.
Клиент жұмысты аяқтаса EAPOL-logoff хабары жіберіледі, коммутатор порты авторизация жағдайынан шығады.
Порт канал байланысы активтен пассивке көшсе немесе EAPOL-logoff кадрын қабылдаса, онда ол авторизация жағдайына түседі.
№ 11 дәріс. Softswitch коммутаторлары
Мазмұны:
- Softswitch функциясы мен негізгі түсініктері;
- Softswitch архитектурасы;
-функционалды жазықтары: транспортты, шакыруға кызмет ету және сигнализация, ұсыныс және қызмет, эксплуатациялық басқару.
Максаты:
- Softswitch функциясы мен негізгі түсініктерін оқып-үйрену;
- Softswitch архитектурасын оқып-үйрену;
- Softswitch функционалды жазықтықтарын оқып-үйрену.
Softswich – бір немесе бірнеше желідегі байланысты орнатуды қамтамассыз етеді және сигнализация мен шақыруларға қызмет етудегі басқаруды тарататын интелектуалды желі болып табылады. Сонымен қатар, Softswich коммутаторы АТС функциясын орындайды, яғни шақыру абонентімен шақырушы абонент арасында байланысты қамтамасыз ете алады. Ол функция Call Agent, бұл функция абонент нөмірін анықтап, таңдайды, категориясын анықтайды. Сонымен қатар, тұтқаны қойған абонентті де анықтайды.
11.1 сұлба - Softswitch қүрамы
SG - Signaling Gateway (Сигналды шлюз)
TG - Trunking Gateway (Транспортты шлюз)
AG - Access Gateway (Катынау шлюз)
GK – Gatekeeper (Привратник)
МАК-Мультисервисті абоненттік концентраторлар
IAD - Integrated Access Device (Қатынау құрылғысы) МКД- Мультимедиялық қатынау коммутаторы
ААА - Authorization, Access, Accounts (Авторизация, қатынау, есеп беру)
Softswich-ке H323 хаттамасы бойынша привратник қосылады. Онда адрестің түрленуі және қатынауды басқару орындалады. Бұл привратник желінің анықтауын бір зонада басқаруды орындай алады. Сондықтан привратник логикалық объект ретінде қарастырылады. Softswich коммутаторы өзара H323 SIP, BICS хаттамалары арқылы жалғастырылады.
11.2 сұлба- Softswich архитектурасы функционалды жазықтықтары
Softswich архитектурасы 4 жазықтықтан тұрады:
- эксплуатациялық басқару;
- ұсыныс және қызмет;
- сигнализация және шақыруға қызмет етуді басқару;
- транспорттық жазықтық.
Транспорттық жазықтық байланыс желісі бойынша ақпараттық таратуын басқаратын ақпараттар: сигнализация сөз немесе мәліметтер болуы мүмкін, транспорттық жазықтық сонымен қатар, IP-телефония желісіне де қосылуды қарастырады. Бұл жазықтық үш доменнен тұрады:
- І-ші IP-хаттамасы бойынша таралу домені;
- ІI-ші қарым-қатынас домені;
- ІII-ші мүмкінділік домені.
IP - хаттамасы бойынша транспорт домен магистральдық желіні және IP-телефония желісі бойынша пакеттерді тарату маршрутын орындайды. Бұл доменге коммутатор, маршрутизатор жатады.
Қарым-қатынас домені сыртқы желіден түсетін тұтынушы ақпараттармен сигналдарды түрлендіретін қондырғылардан тұрады. Сонымен қатар сигнализация шлюздері транспортты деңгейдегі транспортты шлюздер мен медиа шлюздерді қосады.
Транспорттық шлюз. Әртүрлі транспорттық желідегі мультимедиялық мәліметтерді тұтынушы ақпараттар функциясына түрленеді. Ал қарым қатынас шлюздері бір транспорттық деңгейдегі әртүрлі сигнализация хаттамаларын қамтамасыз етеді.
Мүмкінділік домені. IP-телефония желісіндегі әртүрлі IP - терминалдарына мүмкіндікті ұйымдастырады. Ол мекемелік АТС ді аналогты кабілді модемдерді, OCL желісін транспортты шлюзді GSM радиотелефон стандартты желіге қосуды, сонымен қатар, интеграциялық абоненттік мүмкіндік қондырғысын қосуды қамтамасыз етеді.
Шақыруға қызмет етуді басқару мен сигнализация жазықтығы
Бұл жазықтық IP-телефония желісіндегі негізгі элементтерді басқарады. Ол транспорттық жазықтықтан түсетін шақыруды, қызмет етуді басқарады және сигнал ақпараттарын бақылайды.
Бұл жазықтық медиашлюзді басқару қондырғысын шақыру үшін қызмет ететін басқару серверінен және привратник пен LDAP-серверінен тұрады.
Ұсыныс және қызмет жазықтығы
Бұл жазықтық IP-телефония желісіндегі қызмет және ұсыныс функциясын басқарады және олардың орындалуын бақылайды. Бұл жазықтық ұсыныс сервері және қосымша қызмет ету серверінен тұрады. Сонымен қатар, тұтынушы ақпараттарының орындалуын бақылайды.
Эксплуатациялық басқару жазықтығы
Бұл жазықтық абоненттер қызметтерінің жұмысын, техникалық қызметті және эксплуатациялық желіні бақылайды. Бұл жазықтық басқа жазықтықтармен ішкі хаттама немесе стандартты хаттама арқылы басқарылады.
Softswich коммутаторы Өзара байланыста H323, SIP, SIP-I, BICS, MGSP, MEGACO, ISUP хаттамаларын қолданады.
11.3 сұлба - H323 базасының IP-желісінде терминалдар мен шлюздер арасындағы құрылымы
H323 терминалы аудио, бейне ағындарын берудің соңғы қондырғысы болып табылады. Сонымен қатар, қысқартылатын текст пен аудио, бейне терминалдары да қолданылады. Олар қосымша текстік хабарды беру мүмкіндігін орындай алады. Сондықтан H323 хаттың барлық функцияларын орындай бермейді.
11.4 сұлба - H323 шлюзінің ТфОП ақпараттарын IP-желісінде беруі
H323 шлюзі ТфОП түскен ақпараттарды IP-желісінде берілетін түрге түрлендіреді. Шлюздің функционалды архитектурасындағы А интерфейсі ТфОП шлюзімен H323 шлюзінің арасында сигнал ақпаратын береді. В1…..Bn интерфейстері H245, H225, 0 соңғы сигнализация хаттамаларынан тұрады. С интерфейсі сигнализация әсерінен ТфОП ISDN шақыруларына қызмет етуді басқарады. Д интерфейсі коммутациялы арнаны желіге қатысты емес. Ол сигналды ақпараттық бақылаушыға береді.
Х интерфейсі H323 хаттамасының ішкі интерфейсі ретінде қолданылады. У төменгі деңгейдегі пакет және арна медия сигналдарын беру үшін арналған ішкі интерфейс болып табылады.
Z интерфейсі коммутация арна желісінің ішкі интерфейсі болып табылады, яғни ол OKC №7 cигнализация қызметін атқарады. Шлюздің барлық интерфейстері көп қолданыла бермейді. Соның ішінде А интерфейсі тұрақты қолданылады. Өйткені ол Soft Swich коммутаторы арқылы барлық медиа шлюздердің түрлерін басқарады, ал В және С интерфейстері тек транспортты шлюзден басқа шлюздерге сигнал ақпараттарын беруді қамтамассыз етеді. Сонымен қатар, H323шлюзді сөз ақпараттары мен сигналдардан басқа IP-желісі бойынша коммутация пакеттерін де бере алады.
H323 хаттамасы бойынша жалғасуды орнату және бұзу алгоритмі келесі фазалардан тұрады:
- фаза А- байланысты орнату;
- фаза B- жүргізуші қондырғыны анықтайды және функционалды мәліметтерді алмасады;
- фаза C- шақырушы және шақырылған қондырғы арасында аудио байланысты орнатады;
- фаза D- өткізу жолағының өзгеруін анықтайды, яғни қондырғы жағын конференс байланысын және қосымша қызмет етеді;
- фаза E- байланыстың аяқталғанын анықтайды.
№ 12 дәріс. IP- телефония
Мазмұны :
- SIP хаттамасы. SIP архитектурасы, құрылымы және командалары;
- Н.323 хаттамасы. Н.323 архитектурасы, құрылымы және командалары,
Мақсаты:
- SIP хаттамасының архитектурасы мен құрылымын оқып-үйрену;
- Н.323 хаттамасының архитектурасы мен құрылымын оқып-үйрену;
- MGCP және MEGACO басқару шлюздерін оқып-үйрену.
SIP желісіндегі SIP хаттамасының ерекшелігі қайта адрестеу маршруттау сияқты интелектуалды желі қызметін ұсынады. Сонымен қатар, мобильді қызметті де ұсынады. SIP желісі негізінен 3 элементтен тұрады:
- тұтынушы агенттерінен;
- рroxserver, яғни шақырту қайта ұсыныс арқылы түскенін анықтайды және қажетті байлынысты ұйымдастырады;
- кайта адрестеу сервері.
SIP хаттамасының негізгі функциялары:
- кызметтерді ұсыну;
- softswich коммутаторына дистанциялық тіркеу арқылы тұтынушы мобильді телефонды қамтамассыз етеді;
- дайындықты анықтау, яғни абонентке байланыстың дайын екенін ұсынады және хабарлайды;
- желінің масштабты қамтуы, яғни SIP хаттама базасында құрылымдық желінің кеңдігі;
- интерграциялануы, интернетке шығу мүмкіндігі;
- сигнализация хаттамаларының қарым қатынасы.
SIP хаттамасы арқылы кез-келген ақпарат, сөз, бейне және мәліметтер беріледі. Сонымен қатар, берілетін ақпаратқа байланысты абоненттер арасындағы байланыс алмасуын ұйымдастырады және екі жақты конференс байланысын да ұйымдастырады. Ол 3 түрде орындалуы мүмкін:
- көп адресті режим, яғни ақпарат алдымен бір адреске беріледі. Содан соң соңғы адреске беріледі;
- конференс байланыс қондырғысының көмегі арқылы, конференцияға қатысушыларды ақпаратты «нүкте-нүкте» режімінде береді. Ал басқару қондырғысы ол ақпараттарды қабылдап, өңдеп қатысушыларға таратады;
- «нүкте-нүкте» режімі арқылы, яғни конференцияға қатысушыларды бір-бірімен жалғастырады.
Сонымен қатар, SIP хаттамасы электронды поштаны да қолданады, Адрес ретінде арнайы универсалды ресурс көрсеткіш қолданылады. Ол екі бөліктен тұрады: І-ші бөлігінде станцияларда немесе домендерде тіркелген абоненттің аты жазылады, ІІ-ші бөлігінде домен желісі немесе шлюз аты көрсетіледі. Егер IP-адресін анықтау керек болса, онда домен артына қарау керек. Ал егер IP-адресі SIP адресінде орналасса, онда ол тікелей станциялармен байланыса алады.
SIP желісінің архитектурасы
SIP транспортты хаттама, яғни Soft Swich бақылаушыдан берілетін арналарға жауап береді. Мұндай жүйеде екі функционалды элемент болады «клиент-сервер». Сервер клиенттен сұруды қабылдап, оған жауап береді. Мультимедиялық байланысты ұйымдастыруда SIP желісі мына функцияларды қамтамассыз етеді:
- тұтынушылардың мекен жайын анықтайды;
- қарама-қарсы тұтынушының дайындығын анықтайды;
- қандай ақпаратпен алмасу керек екенін анықтайды;
- байланыс орнатады;
- байланыстың басталуы мен аяқталуын басқарады.
SIP хаттамасы- қызметтерді анықтамайды, ол тұтынушыға байланысты орнатуды ұсынады және мультимедиялық конференсті орнатады. Сонымен қатар, әртүрлі қызметтерді орындайды. Мысалы, телефон байланысы, интернет, қайта бағыттау сервердің қатысуымен телефон байланысын орнату алгоритмі.
12.1 сұлба - Байланысты орнату
А абоненті қайта бағыттау серверіне В абонентінің адресін жібереді. (1), (2) қайта бағыттау сервері. Ол адрес туралы ақпаратты адресті анықтайтын серверден сұрайды. (3) жауап алған соң қайта бағыттау сервері А абонентке береді. (4) А абоненті жауапты растайды. (5), (6) А абоненті тікелей В абонентіне қосылады. (7) В абоненті сұрауды қабылдап өндейді, таймерді қосу үшін А абонентіне жібереді. (8) В абоненті өзінің тұтынушысы кіріс қондырғысына кіріс сигналы туралы ақпаратты тікелей хабарлайды. (9) В абонентінің қондырғысы А абонентіне сигналды қабылдағаныны туралы хабар береді. (10) А абоненті В абонентіне хабарды алғанын хабарлайды. Содан соң, сөйлесу орнайды. (11) В абоненті тұтқаны қойғаны туралы хабар береді, (12) А абонентін растайды.
MGCP, MEGAGO транспортты шлюз хаттамалары
Транспортты шлюз ТфОП түскен сөзді сөз сигналын IP-желіде беру үшін тиісті код түріне түрлендіреді. MGC-шлюзде бақылаушы желідегі жүйенің жұмысты орындау функциясын атқарады. Сигнализация щлюзі SG- ТфОП берілетін сигнализацияны бақылау шлюзіне береді және кері процесті орындайды.
MGCP транспортты басқару хаттамасы бұл желіде негізгі қызмет атқарады, яғни SoftSwich коммутаторы басқарушы, ал транспортты шлюз жүргізуші немесе тасымалдаушы қондырғы болып табылады. Ол SoftSwich командаларын орындайды. Транспортты шлюзді орындауда сигнализация хаттамалары және қосымша қызметтер тез орындалады.
12.2 сұлба - MGCP, MEGAGO транспортты шлюз хаттамаларын колдану
12.3 сұлба - IP-телефониядағы жалғастыруды орнату және ажырату
1- телефон сигналдарына транспортты шлюз арқылы SoftSwich-ке ISUP хаттамасы жіберіледі. Транспортты шлюз жіберілген хаттаманы анықтайды және өңдейді.
2- Softswich коммутаторынан сөйлесу арнасын резервтейді. Өйткені транспортты шлюз ақпаратты қабылдайды, ал ол ақпараттың қандай адреске берілетінін анықтамайды.
3- MGCP транспортты шлюзді басқару хаттамасы байланыс параметрін анықтайды.
4- анықталатын параметр арқылы SoftSwich коммутаторы MGCP хаттамасы арқылы екінші транспортты шлюзді қосады.
5- екінші транспортты шлюз байланыс жүретін портты анықтайды. Ол команданың көмегімен шақыруды абонентке берілетін акустикалық сигналдармен басқа да сигналдарды беру үшін сөйлесу арнасын анықтайды. Сонымен қатар, екінші транспортты шлюздегі порт ақпаратты қабылдағаннан басқа, қарама-қарсы шлюзге тиісті ақпаратты да береді.
6- бұл ақпаратты SoftSwich коммутаторы бірінші транспортты шлюзге береді.
7- бірінші транспортты шлюз ақпаратты қабылданғаны туралы коммутаторға хабарлайды. Содан соң, SoftSwich арналары қарама-қарсы РАТС қосады.
8- SoftSwich коммутаторы екінші немесе қарама - қарсы шақырылатын РАТС қосады.
9- шақырылған абоненттің тұтқаны көтергені туралы алдымен SoftSwich коммутаторына содан соң шақырушы абонентке береді.
10-сөйлесу орындалады.
Біздің мысалымызда шақырылаған абонент тұтқаны қояды. Ол туралы ақпарат бірінші (11) Softswich коммутаторына, содан соң (12) шақырушы абонентке жіберіледі.
MEGAGO H248 – MGCP сияқты функцияларды орындайды. Екеуінің жұмыс істеу принциптері бірдей. Олар Softswich коммутаторы арқылы басқарылады. Бірақ орындайтын командалары әртүрлі. Сонымен қатар, сигналдарды кодалау мен берілу порттары да әртүрлі болады. Шақыруға қызмет ету процесі кезінде екі логикалық обьектіге сүйенеді:
- аяқталу немесе порт;
- контекст.
Аяқталу немесе порт транспортты шлюздің берілетін ақпараттың аяқталуын анықтайды. Ал контекст бірнеше порт аралығындағы логикалық байланысты анықтайды. Мысалы, конференс байланысы. Ол жерде контекст бір портта ғана орындалады. Контекст бір транспортты шлюзді анықтайды. Ондағы бір ерекшелігі нөлдік контекст, оған бір-біріне байланыспайтын бірнеше порттар кіреді. Аяқталу ол бірнеше қасиеттен тұрады. Мысалы, егер аналогты АТС қосылса, онда оның аяталуы басқа электронда АТС-ге қарағанда өзгеше орындалады. MEGAGO H248 хаттамасы Softswich каналымен қосылғанда 8 команда орындалады.
MGCP 9 команданы анықтайды. Олардың кейбіреулері Softswich коммутаторына беріледі.
12.1 - кесте
|
Команда |
Коды |
Берілу бағыты |
Анықтамасы |
|
1.Соңғы пункт конфигурациясы |
EPCF |
Softswich→MG |
Softswich алынған сөз сигналдарын қандай түрде өңдеу керек екенін анықтайды. |
|
2.Қосуды анықтау немесе байланысты орнату |
CRCX |
Softswich→MG |
Softswich шлюздің қосылуына бұйрық береді. |
|
3.Қосылуды модицикациялау |
MGCX |
Softswich→MG |
Softswich щлюзге орнатылған қосылудың параметрлердің өзгеруін бұйырады. |
|
4.Байланысты ажырату |
DLCX |
Softswich→MG MG → Soft Swich |
Softswich және шлюзді орнату керек екенін сұрайды. |
|
5. Сұрау |
RGNT |
Softswich→MG |
Қандай байланысты орнату керек екенін сұрайды. |
|
6. хабарлау |
NTFY |
MG → Softswich |
Шлюз Softswich-ке қандай хабардың орындалатыны туралы ақпарат береді. |
|
7.Портты анықтау |
AVEP |
Softswich→MG |
Портты анықтау. Soft swich транспортты шлюздан қандай портта ақпарат беру керек екенін анықтайды. |
|
8.Қосылуды тексеру |
AUCX |
Softswich→MG |
Softswich шлюзден қосылу парамертін сұрайды. |
|
9. Рестарт |
RSIP |
MG → Softswich |
Шлюз Softswich-ке бір немесе бірнеше порттардың істен шыққаны туралы ақпарат береді. |
1-ші командасы Add (добавить) қосу- бұл команданың көмегімен Softswich шлюзге контекстің аяқталуына қосылуды бұйырады. Егер контексте Softswich көрсетілмесе, онда басқадан контекст қайта қосылады.
2-ші командасы Modifig (изменить) өзгерту- бұл команда бойынша Softswich шлюзге аяқталуды өзгертуді бұйырады, яғни аяқтау туралы өзгертудің бір немесе бірнеше түрін шлюзге береді.
3-ші командасы Subtract (исключить) шығару- бұл команда бойынша контекстің аяқталуы алынып тасталынады, ол соңғы қондырғы түріне байланысты.
4-ші командасы Move (перемещать) араластыру- бұл команда бойынша бір контекстің аяқталуын басқа контекстің аяқталуымен орын ауыстырады. Бұл команда нөлдік контекстке жатады.
5-ші командасы Auditvalue (проверить значение) нәтижені тексеру- бұл команда бойынша Softswich бір немесе бірнеше контекстің аяқталуын және орталануын орындайтын операцияларды тексереді.
6-ші командасы Auditcopabilitres (проверить возможности) мүмкіндіктерді тексеру- бұл команда бойынша SoftSwich орындайтын операцияның мүмкіндіктерін іздестіреді, яғни қолайлы және тиімді нәтижені.
7-ші командасы Notify (уведомить)-команда бойынша MG (транспортты шлюз) Softswich-ке өзінде орындалып жатқан операциялар жайлы команда береді. Осы ақпарат бойынша Softswich сұрау жасайды.
8-ші командасы Servicecharge (изменить облуживание) қызметті өзгерту- бұл команда бойынша MG (транспортты шлюз) Softswich-ке операцияның өзгеруі жайлы ақпарат береді. Сол ақпарат жайлы Softswich басқа Softswich қосылған транспорттық шлюздің қызметін өзгерте алады.
12.2- к е с т е - хаттамалардың салыстырмалы сипаттамалары
|
Сипаттамасы |
SIP |
H323 |
MGCP |
MEG 100 |
ISUP |
|
Қолданы-луы |
IP-телефония |
IP-телефония |
Транс-ты шлюзді басқару |
→ |
TDM желіде |
|
Стандарты |
RFC |
ITV-T |
RFC |
ITV-T |
ITV-T |
|
Версиясы |
Әртүрлі |
V1-1996 V2- V4 V3- V5-2003 |
1 ғана версия |
V1-2000 V2- 2008 V3- 2005 |
Халықаралық |
|
Күрделі- лігі |
Қара пайым 43 хабар |
Версия өзгерген сайын құрылымыда өзгереді |
Қарайпым |
Қарапайым |
Күрделі H4 хабар + GO ақпараттар |
|
Ақпарат беру |
Сөз, мәлімет, видео |
→ |
Сөз, мәлімет беруін басқару |
→ |
Сигнализа-ция, сөз, мәліметтерді шығару |
№ 13 дәріс. NGN желісі
Мазмұны:
- NGN - келешек ұрпақтың торабы;
- NGN архитектурасы;
- NGN хаттамалары.
Мақсаты:
- NGN негізгі функциясы мен түсініктері;
- NGN архитектурасын оқып-үйрену.
NGN желісі әртүрлі желілерді топтастырады. NGN желісінде Интернет хаттамалары (мысалы, IP, TCP, UDP, FTP, HTTP, SMTP және т.б.) және ТфОП хаттамалары (мысалы, ОКС7, EDSS1, протоколы интерфейса V5 интерфейс хаттамалары) қолданылады. NGN хаттамалары келесі түрде жіктеледі:
- базалык хаттамалары: IP, ICMP, TCP, UDP.
- транспортты хаттамалары: RTP, RTCP.
- сигналды хаттамалары: SIP, H.323, SIGTRAN, MEGACO/H.248, MGCP, RSVP, SCTP, ISUP, BICC, SCCP, INAP.
- маршрутты хаттамалары: RIP, IGRP, OSPF, IS-IS, EGP, BGP, IDRP.
- ақпаратты, қызмет және басқару хаттамалары: SLP, OSP, LDAP, SNMP.
- қызметтерді ұсыну хатталамалары: FTP, SMTP, HTTP, кодеки G.xxx, H.xxx, факс Т.37, Т.38, IRP, NNTP.
NGN келесі үш жалғастыру деңгеймен анықталады: ақпараттарды беру және коммутациялауда транспортты функционалды деңгейі, сигнализация ақпараттарын беруде сигнализация деңгейі, базалықтан басқа қызмет ұсыныстары үшін қызметтерді ұсыну деңгейлері қолданылады.
Softswich басқаруында NGN мультисервистік трафик қызметтерімен кең жолақты абоненттік мүмкіндікті қолданатын коммутация пакетін қарастырады.
Ұсыныс сервері AS қосымша қызметтердің Softswich коммутаторына берілуін және одан түскен қызметтерді атқара алады.
Транспортты шлюз (TG): ТфОП түскен сөз ақпарат ағындарын пакеттерге түрлендіріп, Softswich басқаруымен оны IP – хаттамасы арқылы маршруттау пакетімен желіге береді.
Мүмкіндік шлюзі IP – желісімен мүмкіндік желідегі сымды және сымсыз желі аралығында интерфейс қызметін атқарады.
13.1 сұлба - NGN - келешек ұрпақтың торабы
Сигнализация шлюзі Softswich- ке ТфОП түскен сигнал ақпараттарын береді немесе кері процесті орындайды. Медиа сервер түскен нөмірлерді жинайды және жазылған хабарландыруларды береді. Ұзындық өрісі IDP хаттамасы мен мәліметтер ұзындығын анықтайды, ал бақылау өрісі пакеттің бұзылмағанын анықтайды.
1. Интернет хаттамалар кешені желіні басқыруды, файлдардың берілуін сонымен қатар, электронды поштаның берілуін қамтамасыз етеді.
2. Сигналды хаттамалар өте көп. Соның ішіндегі SIP хаттамасы мультимедиялық (конференс-байланысын) және IP – телефониясындағы бұзылған шақыруларды қайта орнатуды орындайды.
MGCP хаттамасы мультимедиялық шлюздегі абоненттер арасында қолданылады, яғни шақыруларды басқарады.
3. Транспортты хаттамалар RTP ешқандай қосымша функциясыз шығу көзінен соңғы нүктеге дейінгі маршрутты орындайды. RTP бақылау хаттамасы туралы, жіберілген және қабылданған RTP пакеттері туралы хабарларды жинайды.
NGN қондырғыларын қолданудың негізгі ерекшеліктері:
- ТфОП инфрақұрылымын құру және дамыту;
- соңғы тұтынушыны қосуды ұйымдастыру;
- телефон желісінде транзит бөлімшесін ұйымдастыру;
- интелектуалды байланыс желісіне қызмет етуді ұйымдастыру;
- мультимедиялық қызметтерді ұйымдастыру;
- виртуалды желілерді (VPN) құру;
NGN инфрақұрылым қолданылып жүрген немесе орнатылған желіге жаңа технологияларды енгізу болып табылады.
Соңғы ТфОП тұтынушысы болып:
- аналогты абоненттік желісін қолданатын абонент;
- ISDN желісін қолданатын абонент;
- пакетті желіні SIP H 323 терминалын қолданатын абонент
- УПАТС;
13.2 сұлба - Соңғы ТфОП желісінде NGN технологиясын ұйымдастыру
LAN- локалды желі
WAN- ғаламшарлы желі
RAGN- резидентті мүміндік шлюзі
AGW- мүмкінділік шлюзі
POTSTE- стандартты телефон қызметі
CD- мүмкінділік торабы
Мультисервистік желіні құру
Бұл жағдайда СТОП транзитті желісі NGN құрылымында қолданылады. Барлық АТС-тар NGN –ге шлюз қондырғылары арқылы қосылады (13.3 сұлба)
13.3 сұлба – СТОП транзитті желісінің траспортты мультисервистік желіге қосылу құрылымы
СТОП транзитті деңгейі толық NGN-мен алмасады. Бұл жағдайда транзитті қондырғылары СТОП қызмет трафигінен толық босатылады. Сондықтан қосымша өзгерістер енгізіледі. Ол үшін:
- барлық ОПС шлюз қондырғылары енгізу;
- желі қондырғыларын және беру жүйелерін толық алмастыру, яғни SDH желісіне қосылу үшін;
- желі ядросын енгізу;
- шлюз қондырғыларын АТС қондырғыларымен жалғау;
- иілгіш коммутаторларды қосу.
Араласқан нұсқа
Бұл нүсқа бойынша СТОП қондырғыларының кейбірін ғана алмастыру қажет. Бұл жағдайда ОПС бір бөлімі TGW қондырғысы арқылы мультисервистік желі қондырғысына қосылады, ал ОПС қалған бөлімдері СТОП құрылымында сақталады.
13.4 сұлба – транспортты деңгейдің мультисервистік желіге қосылуы
Әдебиеттер тізімі
1. Гольдштейн А.Б., Гольдштейн Б.С. Softswitch «БХВ-Санкт-Петербург»-2006.
2. Семенов Ю.В. Проектирование сетей связи следующего поколения.- Санкт-Петербург6 -2005.
3. Назаров А.Н., Симонов М.В. АТМ: технология высокоскоростных сетей. – М.: Эко-Трендз, 1997.– 12с.
4. Буассо М. Деманж.М. Введение в технологию АТМ.- М.: Радио и связь, 1997.
5. Ковалерчик И. Введение в АТМ.// Сети. – № 5. –1997.– С.21–24.
6. Нейман В.И. Эволюция цифровой техники коммутации // Радио. – №7. – 1997.– С.51-55.
7. Нейман В.И. Эволюция цифровой техники коммутации // Радио. –№8.– 1997. – С.54-56.
8. Кучерявый А.Е., Нестеренко В.Д.ғ Парамонов А.И. Стратегия развития сетей связи на основе новых технологий // Электросвязь.– №1 – 2001.- С25-27.
9. Назаров А.Н. Разживин И.А., Симонов М.В. АТМ: технические решения создания сетей. – М.: Горячая линия – Телеком.-2001.-216 с
10. Васильев А.Б., Николенко В.Н., Крастилевская М.А. Широкополосные сети связи на основе технологии АТМ. – М.: ЦНТИ «Информсвязь»,1996. – 104 с.
11. Захаров Г.П., Симонов М.В., Яновский Г.Г. Службы и архитектура широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания. – М.: Эко-Трендз, 1993.-102 с.
12. Разживин И.А. Техника коммутации B-ISDN// Средста связи (НИИ «Экос»), 1991. – Вып.3. – С.36-47.
13. Рудов Ю.К., Яковлев А.В., Лукиников В.Н. Пути создания оборудования для широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания// Системы и средства телекоммуникаций. – М.: Экос, – № 2. –1993. - С 12-18.
14. Рудов Ю.К., Яковлев А.В., Лукиников В.Н. Пути создания оборудования для широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания// Системы и средства телекоммуникаций. – М.: Экос, 1993. - № 2, - С 12-18.
15. Ершов В.А., Ершов Э.Б., Ковалев В.В. Метод расчета пропускной способности звена Ш-ЦСИС с технологией АТМ при мультисервисном обслуживании// Электосвязь – 2000. - № 3. – С.20-21.
16. Назаров А.Н. Модели и методы расчета структурно-сетевых параметров сетей АТМ.- М.: Горячая линия – Телеком.-2002.