Коммерциялық емес Акционерлік  қоғамы

Алматы энергетика және байланыс университеті

Автоматты электрбайланыс кафедрасы

 

 

ДЕСТЕЛІК КОММУТАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫ

 5В071900 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының барлық оқу бөлімінің студенттеріне арналған 
дәрістер жинағы 

 

 

Алматы 2012 

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: К.С.Чежимбаева, С.А.Калиева. Дестелік коммутация технологиялары: 5В071900 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының барлық оқу бөлімінің студенттеріне арналған дәрістер жинағы - Алматы: АЭжБУ, 2012.-  52 б. 

«Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар» мамандығы үшін «Дестелер коммутациясы технологиялары» пәні дәрістерінің қысқаша курсы келтірілген. Қазіргі желілік технологиялары мен десте коммутацияларын жобалау және талдаудың негізгі қағидалары мен әдістері баяндалған.

Без.9 , кесте 7 , әдеб. көрсеткіші.- 4 атау. 

 

Пікір беруші: тех.ғыл.кад., доц. К.Х. Туманбаева   аға оқытушы Д.О.Темырканов  

 

«Алматы энергетика және байланыс университеті» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2012 ж. баспа жоспары бойынша басылады.

 

© «Алматы энергетика және байланыс университетінің» КЕАҚ, 2012 ж.

  

Кіріспе 

Дәрістер жинағының мақсаты – студенттер қазіргі дестелер коммутациясының технологияларын меңгеру үшін «Дестелер коммутациясы технологиялары» пәнінің теориялық негіздерін қысқаша оқып-үйрену.

Пәннің мақсаты қазіргі желілік технологиялар мен десте коммутацияларын жобалау және талдаудың негізгі қағидалары мен әдістерін және олардың ғылыми негіздерін баяндау, қазіргі телекоммуникация желілерінің эволюциясы мен конвергенциясы заңнамасын анықтау. Ол дестелер коммутациясы бар телекоммуникация жүйелерін құрастырудың қазіргі технологияларын меңгеретін инженерлерді дайындауды тереңдетеді және дамытады, келесі ұрпақ желілерінің құрастыру концепциясы, мультисервисті желілердің құрылу қағидаларымен таныстырады. «Дестелер коммутациясы технологиялары» курсының негізгі міндеттер:

–   дестелер коммутациясы бар цифрлық желілерінің теориялық білімдері мен қағидаларын оқыту, студенттерге дестелер коммутациясымен цифрлық желілер құрылуының теориялық білімдері мен қағидаларын  оқыту, сондай-ақ хаттамаларды құрастыру және олардың өзара әрекеттестігінің әдістемесі бойынша практикалық дағды қалыптастыру;

–   ақпараттық технологиялар мен қосымшалардың дамып келе жатқан талаптарына байланысты желі сипаттамаларының сәйкестігін анықтау әдістерін оқыту;

–   коммутациялық желілер мен цифрлық желілердің техникалық қолдану әдістерін оқыту.

Оқу үдерісі кезінде студенттер келесілерді игерулері қажет:

–   цифрлық тарату және коммутация жүйелері түйісуінің қағидалары мен әдістері және олардың шынайы желілік технологияларда жұмыс істеуі, коммутация түйіндері мен цифрлық желілердің техникалық жүзеге асуы жайлы білу;

–   әртүрлі міндеттері бар желілерді жасау және қолданылуына енгізу бойынша жобалық-құрастырудың есептік жұмыстарын орындауды үйрену;

–   әртүрлі деңгей айырбасының хаттамаларын талдау және жасауды үйрену;

–   өз бетінше зерттеулерді жүргізу, техникалық тапсырмалар, техникалық әдебиеттерді оқып, талқылауға дағдылану.

Берілген пәнде дәрістік және практикалық сабақтар, зертханалық жұмыстар өткізіледі, сонымен қатар компьютер көмегімен есептеу-графикалық жұмысты орындау және теорияны жалпылай білуді тереңдету  мақсатында өзіндік жұмыстарды өткізу ұйғарылады.

 

1 Дәріс. Дестелер коммутация технолологияларының қағидалары. Ашық жүйелердің өзараәрекеттестігінің үлгісі

 

Дәрістің мақсаты: арналар, хабарламалар және дестелер коммутациясының әдістерін, ашық жүйелердің өзараәрекеттестігінің жеті деңгейлі үлгісін оқып-үйрену.

Коммутацияның келесі әдістері бар:

-   арналар коммутациясы (Circuit Switching сөзбе-сөз аударғанда тізбектер коммутациясы);

-   хабарламалар коммутациясы (Message Switching);

-   дестелер коммутациясы (Packet Switching).

Арналар коммутациясы кезінде:

-   алдымен байланыс арнасы құрастырылады;

-   содан соң осы байланыс  арнасы бойынша нақты уақыт мезетінде ақпарат алмасу жүреді;

-   алмасу аяқталған соң байланыс арнасы үзіледі.

Арналар коммутациясы кезінде жүйелік ресурстар, негізінен қосылуды орнатуда қолданылады. Қосылуды қолдау үшін жүйелік ресурстардың тек аз ғана бөлігі қолданылады. Нақты уақыт масштабындағы алмасу арналар коммутациясының негізгі қолданылу аясын – сөздік хабарламаларды таратуды анықтайды. Арналар коммутациясының кемшілігі – байланыс арнасын қолдану тиімділігінің төмендігі.

Хабарламалар коммутациясы:

-   мәліметтер алмасу нақты емес  уақыт мезетінде өткізіледі;

-   жүйенің кірісі мен шығысы арасында тесіп өтетін қосылу міндет етілмейді;

-   артылған хабарламалар жоғалмайды, оларды буферде сақтап, кідіріспен таратылады.

Хабарламалар коммутациясының кемшіліктері:

-     хабарламаны жеткізу уақытының ұзақтығы;

-     сөздік хабарламаларды таратуға  жарамсыздығы.

Негізгі қолданылу аясы – құжаттық электрбайланыс (телеграфия, факсимильді байланыс).

Дестелер коммутациясы кезінде хабар белгілі бір өлшемді блоктарға – дестелерге бөлінеді. Әрбір десте байланыс арнасы босаған соң, жіберіледі. Қабылдау жағында  әртүрлі уақытта, мүмкін болған әртүрлі жолмен келген дестелерден хабарды қалыпқа келтіру жүргізіледі. Дестелер коммутациясы таратудың асинхронды әдісін қолданады. Байланыс арнасы керек кезінде ғана пайдалануға беріледі.

Бүгінгі күні дестелер коммутациясы жүйелерінде дестені таратудың екі механизмі қолданылады:

-    дейтаграммалық тарату;

-    виртуалды арналар механизмі.

Дейтаграммалық тарату әдісі мәлімет таратылатын дестелер бір-бірінен тәуелсіз десте-дестелеп өңделген соң таратылу негізінде құрылған. Дестенің  екі ақырғы түйін және екі қосымша арасында белгілі бір ағынға жатуы есепке алынбайды.

Келесі түйінді таңдау, мысалы, Ethernet коммутарын немесе IP/IPX  маршрутизаторын таңдау тек қана десте басында орналасқан белгіленген түйін адресі негізінде ғана жүреді. Маршруттау кестесінде тура сол адреске келесі маршрузитордың неше түрлі адрестерін көрсететін бірнеше жазу болуы мүмкін. Бұндай жол желінің өнімділігі мен сенімділігін көтеру үшін қолданылады. 1.1 сурет мысалында N2, А2 адресі бар түйінге арналған R1 маршрузиторына түсетін дестелер жүктеменің балансы мақсатында келесі екі маршрузитор - R2 және R3 арасында таралады, бұл әрқайсысы үшін жүктемені төмендетеді, демек кезекті азайтады және жеткізуді тездетеді. Дестелердің желі арқылы бір ғана адреске жүру жолдарының кейбір «бұлыңғырлығы» дейтаграммалық хаттамаға сәйкес әр дестенің тәуелсіз өңделуі принципі тура нәтижесінде пайда болады. Бір ғана белгіленген адреске әртүрлі жолмен жете алады, сондықтан желінің жағдайының өзгеруі, мысалы, аралық маршрутизаторлардың тоқтап қалуынан болуы мүмкін.

 

1.1 сурет– Дестелерді таратудың дейтаграммалық ұстанымы

 

Дейтаграммалық механизімнің бұлыңғырлық сияқты ерекшелігі желі арқылы трафиктің жүру жолдарында кейбір жағдайларда кемшілік болып табылады. Мысалы, белгілі сессияның дестелеріне желінің екі ақырғы түйіні арасында берілген қызмет көрсету сапасын орнату керек болса.

Виртуалды арналар механизмі (virtual circuit  немесе virtual channel) дестелер коммутациясы бар желі арқылы жүрудің тұрақты жолдарын орнатады. Бұл механизм желіде мәлімет ағынының бар екенін есепке алады.

Егер мақсат болып желі арқылы жалғыз жол ағынының дестелері үшін төсем табылса, онда керекті (бірақ әрқашан жалғыз емес) белгісі болып желіден кіріс және шығыстың ортақ нүктелері үшін барлық пакеттің болуы табылады. 1.2 суретінде екі виртуалды арна орнатылған желі бөлігі көрсетілеген. Біріншісі N1, A1 адресті соңғы түйіннен N2, A2 адресті соңғы түйінге желінің R1, R3, R7 және R4 аралық коммутаторлары арқылы өтеді. Екіншісі N3, A3 — R5 — R7 — R4 — N2, A2 жолымен мәліметтердің жылжуын қамтамасыз етеді. Екі ақырғы түйіннің арасында сәйкес және ерекшеленетін жүру жолында транзитты түйін арқылы бірнеше виртуалды арна жатуы мүмкін.

1.2 сурет– Виртуалды арнаның жұмыс ұстанымы

 

Виртулды арналары бар желілердің маңызды ерекшелігі болып тарату жайлы шешім қабылдағанда жергілікті адрестерді қолдану болып табылады. Белгіленген түйіннің жеткілікті ұзын адресінің орнына жергілікті, яғни белгілі виртуалды арна бойынша араластырылған барлық дестелер белгіленетін, түйіннен түйінге өзгеріп отыратын  «белгі» қолданылады. Бұл белгі әр технологияда әртүрлі аталады: Х.25 технологиясында – логикалық арна нөмірі, frame relay технологиясында - мәліметтер арнасы деңгейінің қосылу идентификаторы, АТМ технологиясында – виртуалды арна идентификаторы.

Ашық жүйелердің әрекеттестігінің үлгі моделі. 1984 ж. ISO (Халықаралық стандарттау ұйымы) «Ашық жүйелердің әрекеттестігінің үлгі моделі» атты стандартты шығарды (Open System Interconnect - OSI).

OSI  үлгісінде әрекеттестік құралдары жеті деңгейге бөлінеді: қолданбалы, өкілетті, сеанстық, транспортты, желілік, арналық және физикалық (1.3 суретті қара). Әр деңгей желілік құрылғының әрекеттестігінің белгілі аспектісімен байланысты.

 

 

1.3 сурет– ISO/OSI ашық жүйелерінің әрекеттестік үлгісі

 

Деңгейлер міндеттері.

Қолданбалы деңгей – пайдаланушы терминалдары мен соңғы элементтерінде қолданбалы процестердің әрекеттестігін басқару. Өкілеттік деңгей – берілген желіде қолданылатын мәліметтер форматына жетінші деңгейден келетін хабарды қайта кодерлеу. Мәліметті сығу және шифрлеу операциясын жүргізу. Сеанстық деңгей – пайдаланушылардың қашықтатылған процестері арасында байланыс сеансын ашу. Ақпаратты енгізу-шығару нүктелеріне шартты адрестерді беру  (шеткі жүйелердің әрекеттестігінің порттары). Транспортты деңгей – жіберушіден қабылдап алушыға жіберілген мәліметтерді тасымалдау. Хабарды адрестік және қызметтік тақырыптары бар дестелерге бөлу, желіге дестелерді беру. Желілік деңгей – хабарлама дестелері жүретін маршрутты таңдауды қамтамасыз ету. Арналық деңгей – таңдалған маршруттың көршілес пунктімен байланысқан физикалық қосылу сұранысын қамтамасыз ету және дестелерді тарату тізбегін ұйымдастыру. Дестелерді кадрларға топтау. Қателерден қорғау (бөгетке тұрақты кодалау). Керек  болса – қайта таратуға сұраныс. Физикалық деңгей – интерфейстің тарату ортасымен әрекеттестігін қамтамасыз ету, байланыс сызығымен кадрларды биттік түрде тарату.

 

 2 Дәріс. Жергілікті-есептік желілер стандарттары. Ethernet технологиясы

  

Дәрістің мақсаты: жергілікті-есептік стандарттарды оқып-үйрену. Ethernet технологиясының хаттамалары.

Жергілікті есептік желі деп барлық элементтері салыстырмалы түрде үлкен емес аумақта орналасқан желіні атаймыз. Әдетте бұндай желі бір кәсіпорын немесе ұйымның ақпаратын  жинау, тарату және бөлінген өңдеу үшін арналған.

ЛЕЖ құрылымы қызмет көрсетілетін ұйымның құрылысын белгілі шектелген шамада көрсетеді, сондықтан жиі иерархиялық құрылымда болады. ЛЕЖ-да цифрлық сигналдар тасушы жиіліктің  (телефондық сымдар бойынша кең жолақты тарату үшін қолданылатын) модуляциясыз физикалық арнаға (қосушы кабель) түсетін дискретті ақпаратты тура тарату қолданылады.

ЛЕЖ архитектурасының негізіне OSI үлгілісі қолданылады. ЛЕЖ жұмысы OSI үлгісінің алғашқы екі – физикалық және арналық деңгейінде суреттеледі. Топологияның негізгі үш түрі бар: "шиналық", "жұлдыз" және "сақина".

Ethernet - бүгінгі күні ең көп таралған стандарт. IEEE 802.1 стандарттарының 2.1 суретінде көрсетілген жеткілікті түрде айқын құрылымы бар.

2.1 сурет - IEEE 802.X стандартының құрылымы

IEEE 802.X стандартының тобы жеті деңгейлік OSI үлгісінің тек екі төменгі деңгейін – физикалық және арналықты ғана алып жатыр.  

MAC деңгейі. Сол немесе басқа байланыс стансаның басқаруындағы белгілі алгоритммен сәйкес жалпы ортаға тура үйлесімді қолдануды қамтамасыз етеді. Ортаға рұқсат алған соң, оны одан да жоғары деңгей қолдануы мүмкін  - мәліметтерді, транспортты қызметтің әртүрлі деңгейі бар ақпарат кадрларының логикалық бірліктерін таратуды қамтамасыз ететін LLC деңгейі.

LLC деңгейі әртүрлі деңгейлі сенімділігі бар түйіндер арасында мәліметтер кадрын таратуға жауап береді, сондай-ақ интерфейс пен оған қосымша желілік деңгейдің функциясын іске асырады. LLC деңгей асты логикалық арнаны басқарудың екі типін қолдайды:

-  біріншісі қосылуды орнатпау және жеткізуді растаусыз мәліметті таратуды қамтамасыз етеді;

-  екіншісі қосылуды орнату кезінде мәліметті жеткізуді, олардың бүтіндігін және мәлімет ағынын басқаруды растаудан кейін мәліметті таратуды қамтамасыз етеді, яғни келесі кадрды тарату алдыңғы кадрды алғанды растаудан кейін ғана жүреді.

Басқарудың бірінші типі мәліметті таратудың кең түрде хабарлауын қамтамасыз етеді және Ethernet типті, ал екіншісі Token Ring, FDDI типті желілерде қолданылады.

Кадрлар форматтары. Кадрлар форматтындағы айырмашылықтар кейде тек бір стандартқа ғана есептелген аппаратураның үйлесімсіздігіне әкелуі мүмкін, бірақ көптеген желілік адаптерлер, көпірлер және маршрутизаторлар Ethernet технологиясының практикада қолданылатын барлық кадрлар форматтарымен жұмыс жасай алады.

Төменде Ethernet  кадр тақырыптарының барлық төрт модификациясы көрсетілген (соның ішінде кадр тақырыптарына арналық деңгейге жататын барлық өріс жиынтығы кіреді):

-   802.3/LLC кадры (немесе Novell 802.2 кадры);

-   Raw 802.3 кадры (немесе Novell 802.3 кадры);

-   Ethernet DIX кадры (немесе Ethernet II кадры);

-   Ethernet SNAP.

802.3/LLC кадрының тақырыбы 802.3 және 802.2 стандартарында анықталған кадрлар тақырыптар өрістерінің бірігу нәтижесі болып табылады.

2.2 суретінде негізгі кадр форматтары көрсетілген.

 

 

2.2 сурет– Екі негізгі MAC кадр форматы

 

Өрістердің төмендегідей міндеттері бар:

-   преамбула: 7 байт, оның әрқайсысы бір мен нөлдің алмасуын көрсетеді 10101010. Преамбула қабылдау жағында биттік синхрондауды орнатуға мүмкіндік береді;

-   кадр бастамасын шектеуші (SFD, start frame delimiter): 1 байт, тізбектелу 10101011, ары қарай кадрдың ақпараттық өрісі жүретінін көрсетеді. Бұл байт преамбулаға жатуы мүмкін;

-   қабылдаушы адресі (DA, destination address): 6 байт, стансалардың МАС-адресін көрсетеді (станцияның MAC-адресі), олар осы кадрлерге белгіленген. Бұл жеке физикалық адрес (unicast), топтық адрес (multicast) немесе кең түрде хабарлау адресі (broadcast);

-   жіберуші адресі (SA, source address): 6 байт, кадр жіберетін стансаның МАС-адресін көрсетеді;

-   түрі немесе кадр ұзындығы өрісі (T or L, type or length): 2 байт. Екі негізгі кадр форматы бар: Ethernet – Ethernet-II және IEEE 802.3, әртүрлілігі қарастырылып отырған өрісінде жатыр. Ethernet-II кадры үшін осы өрісте кадр түрі жайлы ақпарат бар;

-   мәліметтер (LLC Data): LLC деңгей астымен өңделетін мәліметтер өрісі. Жалпы алғанда, IEEE 802.3 әлі аяқталған емес, осы өрістің алдыңғы бірнеше байтының мәніне байланысты осы IEEE 802.3 кадрының үш соңғы форматы болуы мүмкін.

CSMA/CD тарату ортасына рұқсат әдісі.

Ethernet IEEE 802.3. стандарты CSMA/CD (carrier-sense multiple access/collision detection) тарату ортасына рұқсат әдісін – тасушыны табуы бар көптік рұқсатын қолданады. Мәліметті тарату алдында Ethernet желілік адаптері тарату ортасын «тыңдайды». Егер орта тарату кезінде біреумен қолданылса, адаптер таратуды кідіртеді, егер жоқ болса, таратуды бастайды. Егер екі адаптер желілік трафикті алдын-ала тыңдап, «тыныштықты» байқап, таратуды бір уақытта бастаса, кадрлардың соқтығысуы (коллизия) болады. Адаптер коллизияны байқаған соң екі тарату да үзіледі де, адаптер арнаны тыңдаған соң таратуды кездейсоқ уақыттан соң қайталайды. Тарататын станса үшін CSMA/CD алгоритмінің негізгі ережелерін келтірейік. Кадр тарату:

1)     Таратуды ұйғарған станса ортаны тыңдайды. Егер орта бос болса, таратады. Қарсы болған жағдайда (яғни орта бос емес) 2 қадамға көшеді. Бірнеше кадрды бір уақытта таратқанда, кадрларды жіберулер арасында белгілі бір паузаны ұстанады – әр паузадан кейін келесі кадрды тарату алдында ортаны тыңдау жүретін кадраралық интервал (1 қадамының басына оралады).

2)     Егер орта бос болмаса, станса орта бос болғанға дейін ортаны тыңдауды жалғастыра береді, содан соң бірден таратуды бастайды.

3)     Таратуды жүргізіп жатқан әрбір станса ортаны тыңдайды, коллизия байқаған жағдайда таратуды бірден тоқтатпайды, ал бірінші коллизияның қысқа арнайы сигналын - jam-сигналын жібереді, сөйтіп басқа стансаларға коллизия жайлы хабарлап, таратуды тоқтатады.

4)     Станса jam-сигналды жіберген соң тынып қалады және бинарлы экспоненциалды кідіріс ережесіне сәйкес бірнеше уақыт күтіп, 1 қадамға қайта оралады.

Кадраралық интервал IFG (interframe gap) 9,6 мкм-ді құрайды (12 байт). Бір жағынан ол қабылдайтын станса кадрды қабылдауды дұрыс аяқтау үшін қажет.

Jam-сигнал (jamming – сөзбе-сөз аударғанда сөндіру). Jam-сигналды тарату бірде-бір кадр жоғалмайтынына кепілдік береді, себебі коллизия пайда болғанға дейін кадр таратқан барлық түйіндер jam-сигналды қабылдап, өздерінің таратуларын тоқтатып, кадрларды қайта тарату алдында тынады.

Кадр қабылдау. Қабылдайтын станса немесе басқа желілік құрылғы, мысалы, концентратор немесе коммутатор, ең алдымен, преамбула бойынша синхрондалады да, манчестер кодын бинарлық формаға түрлендіреді (физикалық деңгейде). Ары қарай бинарлы ағын өңделеді.

MAC деңгейінде преамбуланың қалған биттері түсіріліп тасталынады, ал станса белгілеу адресін оқиды және өзінікімен салыстырады. Егер адрестер сәйкес келсе, преамбула, SDF және FCS кадр өрістерінен басқасы буферге салынады және FCS кадрының бақылау тізбектелу өрісімен салыстырылатын бақылау қосындысы есептелінеді (CRC-32 циклдік қосу әдісі қолданылады). Егер олар тең болса, буфер ішіндегісі жоғарырақ деңгейдің хаттамасына таратылады. Қарсы болған жағдайда кадр түсіріліп тасталынады.

Ethernet технологиясының физикалық спецификациялары  бүгінгі күні өз құрамына мәліметті таратудың келесі орталарын қосады:

10Base-5 – «жуан»  коаксиал деп аталатын 0.5 дюйм диаметрлі коаксиалды кабель. Толқындық кедергісі - 50 Ом. Сегменттің максималды ұзындығы - 500 метр (қайталағышсыз).

10Base-2 - «жіңішке»  коаксиал деп аталатын 0.25 дюйм диаметрлі коаксиалды кабель. Толқындық кедергісі - 50 Ом. Сегменттің максималды ұзындығы -185 метр (қайталағышсыз).

10Base-T – экрандалмаған айналу жұп негізіндегі кабель (Unshielded Twisted Pair, UTP). Концентратормен жұлдыз тәріздес топология құрады. Концентратор мен соңғы түйін аралығы - 100 м-ден көп емес.

10Base-F – оптоталшықты кабель. Топологиясы айналу жұбы стандартына ұқсайды. Бұл өзгешіліктің бірнеше нұсқасы бар – FOIRL, 10Base-FL, 10Base-FB.

10 санымен осы стандарттардың мәлімет тарату биттік жылдамдығын - 10 Мбит/с, ал Base сөзі – бір негізгі жиілікте 10 МГц тарату әдісін білдіреді (бірнеше тасушы жиілікті қолданатын, broadband – кеңжолақты деп аталатын  стандарттардан басқалау).

  

3 Дәріс. Жергілікті желілердің стандарттары. Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI технологиялары

  

Дәрістің мақсаты: Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI технологияларының хаттамаларын оқып-үйрену.

Fast Ethernet технологиясы Ethernet классикалық технологиясының эволюциялық дамуы болып табылады. Fast Ethernet технологиясының кадрлар форматы 10-Мегабитті Ethernet технологиясының кадрлар форматынан ерекшеленбейді. Fast Ethernet кадрлар таратуының барлық уақыттары сәйкес келетін 10-Мегабитті Ethernet технологиясынан 10 есе аз: кадраралық интервал 100 нс-тың орнына 10 нс, ал кадраралық интервал – 9.6 мкс-тың орнына 0.96 мкс.

Fast Ethernet-тің физикалық деңгейінің спецификациялары. Әртүрлі типті кабельдер үшін стандарт үш кабель түрі көрсетіледі: айналу жұбындағы жұмыс үшін 100BaseTX және 100BaseT4, ал оптикалық кабель үшін 100BaseFX.

100BaseTX - екі жұпты қолдануды талап етеді: экрандалмаған - UTP (unshielded twisted pair) немесе экрандалған - STP (shielded twisted pair) – біреуі тарату, ал екіншісі қабылдау үшін. Бұл талаптарға кабель бойынша екі негізгі стандарт жауап береді: EIA/TIA-568 UTP, кате­гория 5 және IBM компаниясының STP-1 типті. 100BaseTX-те желілік серверлермен жұмыс кезінде дуплексті режим қамтамасыз етілуі мүмкін (бұл мүмкіндікті іске асыру үшін дуплексті коммутаторлар болу керек), сондай-ақ  сегізталшықты  кабельдің төрт жұбының екеуін ғана қоланады – қалған екеуі бос қалады және желінің мүмкіндіктерін кеңейту мақсатында қолданылуы мүмкін.

100BaseT4 - 3-ші категорияның экрандалмаған айналу жұбы қолданады.  Қосу үшін төрт жұптың, олардың үшеуі мәліметтерді тарату үшін және біреуі келіспеушілікті анықтау үшін қолданылады. 8В6Т кодалау схемасы және бір жұпта 25 МГц биттік жылдамдық, сонда нәтижесінде мәліметті тарату үшін 100 МГц биттік жылдамдық қолданылады.

100BaseFX - 62,5-мкм өзекше және 125-мкм қабықшамен қапталған көпмодалы оптоталшықпен жұмысты қарастырады. 4В5В кодалау сұлбасы және мәліметті тарату 125 МГц биттік жылдамдық (аналогты түрде FDDI), нәтижесінде мәліметті тарату үшін 100 МГц жылдамдық қолданылады. 100BaseFX стандарты бір үй көлемінде Fast Ethernet қайталағыштарын магистральды қосылуда қолдану негізделген.

Gigabit Ethernet хаттамасы. Fast Ethernet және 100VG-AnyLAN сияқты жаңа жоғары жылдамдықты технологияларға көшу жақында ғана басталса да, Gigabit Ethernet Alliance және IEEE 802.12 комитеті ұсынған сәйкесінше Gigabit Ethernet және Gigabit VG жаңа технологиялары өңделуде.

1000 BaseX (Gigabit Ethernet). Гигабитті жылдамдықты жұмысында Ethernet желісінің мүмкіндіктерін кеңейту мақсатында IEEE 802.3z  комитетінде Gigabit Task Force жұмыс тобы құрылды. Бұл оптикалық кабельде 1000 Мбит/с жылдамдықты қолдану жайлы бірқатар техникалық құжаттарды және UTP экрандалмаған айналу жұбында гигабитті жылдамдықта синалды тарату жайлы бір құжатты өңдеді.

Fibre Channel  стандартында Gigabit Ethernet-ті қолдану үшін белгілі өзгертулер енгізуге тура келді. Біріншіден, Gigabit Ethernet-тің 1000 Мбит/с тең өткізу қабілеті (Ethernet және Fast Ethernet-тің сәйкесінше жылдамдықтары 10 және 100 Мбит/с сияқты) болуы керек, бірақ кабельдің өткізу қабілеті 850 Мбит/с-ты құрайды. Екіншіден, Gigabit Ethernet пайдаланушы бөлмесінде жалпыға бірдей кабельді жүйелерде ISO 11801 халықаралық стандартқа сәйкес болуы тиіс. Көптеген желілерде оптикалық кабельде 62,5 мкм диаметрлі көпмодалық талшық қолданылады, сондықтан қысқа толқынды лазерде (ең үнемді жол) трансиверлерді қолдануда 300 м-де мәлімет тарату үшін Gigabit Ethernet-ті пайдалануды қамтамасыз етеді. Бұл ISO-11801 стандартында берілген ғимараттардағы магистральдардың өту ұзындығынан әлдеқайда аз (550 м). Үлкен арақашықта мәліметті тарату үшін әдетте бірмодалы оптикалық модульдер мен ұзынтолқынды лазердегі трансиверлер қолданылады.

Зерттеу нәтижесінде ұзынтолқынды лазердегі трансиверлер диаметрі 62,5 мкм болатын көпмодалы оптикалық кабель қолданғанда 550 м қашықтыққа 1000 Мбит/с жылдамдықпен тарата алады. Осының негізінде 1000BaseLX деп аталатын және көпмодалы кабельде 500 м мен бірмодалы кабельде 3000 м-де мәлімет таратуды қамтамасыз ететін жаңа технология туындады. Осындай үлкен арақашықты қажет етпейтін пайдаланушылар үшін қысқа толқынды лазерде трансиверді қолдану көмегімен көпмодалы оптикалық кабельде мәлімет таратуды қамтамасыз ететін арзанырақ технология 1000BaseSX ұсынылды. Бұнда 62,5 мкм диаметрлі көпмодалы талшықта байланыс қашықтығы 300 м құрайды. Сонымен қатар, 50 мкм-лі көпмодалы талшықты қолданғанда бірқатар елдерде кең таралған l000BaseSX технологиясы 550 м қашықтықта мәлімет таратуды қамтамасыз етеді.

Token Ring стандартының негізгі сипаттамалары.

Token Ring стандартының желілері Ethernet желілері секілді желінің барлық стансаларын сақинаға жинақтайтын кабель қималарынан тұратын мәлімет таратудың бөлінген ортасын қолданады. Сақина жалпы бөлінген ресурс ретінде қарастырылады және оған рұқсат үшін Ethernet желісіндегідей кездейсоқ алгоритмде емес, стансаларда тарату сақинаны белгіленген тәртіпте қолдану негізінде құрылған алгоритм қолданылады. Сақинаны қолдану мүмкіндігі маркер немесе токен деп аталатын арнайы форматты кадр көмегімен таратылады.

Token Ring 1985 жылы 802.5 стандартына сәйкес қабылданды. Осы уақытта IBM компаниясы Token Ring стандартын өзінің негізгі желілік технологиясы ретінде қабылдады. Қазіргі уақытта дәл осы IBM компаниясы желілік адаптерлерінің 60 % жуығын өндіре отырып, Token Ring стандартын заң шығарушысы болып табылады.

Token Ring желілері екі биттік жылдамдықта  - 4 Мбит/с және 16 Мбит/с жұмыс жасайды. Бірінші жылдамдық 802.5 стандартында, ал екіншісі Token Ring технологиясын жетілдіру нәтижесінде анықталған. Әртүрлі жылдамдықта жұмыс жасайтын стансалардың араласуына жол берілмейді.

16 Мбит/с жылдамдықпен жұмыс жасайтын Token Ring желілері 4Мбит/с стандартын жетілдіру нәтижесінде кейбір артықшылықтарды береді.

Fiber Distributed Data Interface технологиясы – ең алғаш рет мәлімет тарату ортасы ретінде оптоталшықты кабельді қолданған жергілікті желі.

Ақпаратты тасушы орта ретінде жарықты қолдану әрекеттері 1880 жылдары іске асырылған, Александр Белл модульденген шағылысқан жарық пен дыбыс толқындарымен синхронды түрде дірілдеген айна көмегімен 200 метр қашықтықта сөз тарататын құрылғыны патенттеді. Ақпаратты тарату үшін жарықты қолдану жұмыстары өте жоғары жиілікте жарық модуляциясын қамтамасыз ететін лазер ойлап табылуымен 1960 жылдары жүргізілді, яғни жоғары жылдамдықпен ақпараттың үлкен көлемін тарататын кеңжолақты арна ойлап табу мақсат етілді. Шамамен сол уақытта кабельді жүйелерде жарық тарата алатын оптикалық талшықтар дүниеге келді, олар дәстүрлі кабельдерде электр сигналдарын тарататын мыс сымдарға ұқсас болды. Алайда оларды мыс желілер альтернативасы ретінде қолдану кезінде жарық жоғалтулар өте жоғары болды. Жарық сигналының қуатының аз жоғалтуларын және кең өткізу жолағын (бірнеше ГГц-ке дейін) қамтамасыз ететін қымбат емес оптикалық талшықтар 1970-жылдары ғана пайда болды. Оптоталшықты байланыс арналарын аймақтық телекоммуникациялық жүйелерде орнату және қолдану 1980-жылдардың басында басталды.

1980-жылдары стандартты технологияларды жасау мен оптоталшықты арналарды жергілікті желілерде қолдану құрылғыларының жұмыстары басталды.  Тәжірибені жалпылау және локалды желілер үшін бірінші оптоталшықты стандартты өндіру  жұмыстары X3T9.5 комитетіндегі Стандарттау бойынша Американдық Ұлттық Институтында – ANSI жүргізілді. FDDI  стандартының әртүрлі құрама бөліктерінің бастапқы нұсқалары Х3Т9.5 комитетімен 1986-1988 жылдары өңделген және сол уақытта осы стандартпен үйлесетін алғашқы құрылғылар – желілік адаптерлер, концентраторлар, көпірлер және маршрутизаторлар пайда болды. Қазіргі уақытта көптеген желілік технологиялар физикалық деңгейдің бір нұсқасы ретінде оптоталшықты кабельдерді қолдайды, бірақ FDDI стандарты әртүрлі өндірушілердің құрылғылары үйлесімділіктің жақсы дәрежесін көрсететін, уақытпен тексерілген стандарт болып табылады. 3.1 кестесінде FDDI технологиясының  Ethernet және Token Ring технологияларымен салыстыру нәтижелері келтірілген.

  

3.1 кесте - FDDI технологиясының Ethernet және Token Ring технологияларымен салыстыру нәтижелері

Сипаттама	FDDI	Ethernet	Token Ring
Биттік жылдамдық	100 Мбит/с	10 Мбит/с	16 Мбит/c
Топология	Ағаштардың екілік сақинасы	Шина/жұлдыз	Жұлдыз/сақина
Рұқсат әдісі	Токенді айналу уақытының үлесі	CSMA/CD	Резервтеудің басымдылық жүйесі
Мәлімет тарату ортасы	Көпмодалы оптоталшық, экрандалмаған айналу жұбы	Жуан коаксиал, жіңішке коаксиал, айналу жұбы, оптоталшық	Экрандалған және экрандалмаған айналу жұбы, оптоталшық
Желінің максималды ұзындығы	200 км (сақинаға 100 км)	2500 м	1000 м
Түйіндер арасындағы максималды арақашықтық	2 км (-11 dBтүйін арасындағы жоғалу)	2500 м	100 м
Түйіндердің максималды саны	500 (1000 қосылулар)	1024	Экрандалған айналу жұбы үшін 260, экрандалмаған айналу жұбы үшін 72
Қабыл алмаудан кейінгі тактілеу және қалпына келтіру	Қабыл алмаудан кейінгі тактілеу және қалпына келтірудің таралған түрде іске асуы	Анықталмаған	Белсенді монитор

 

4 Дәріс. D-LinK жергілікті желісінің коммутаторлары

 

Дәрістің мақсаты: коммутация технологиясын оқып-үйрену:  екінші деңгейдің коммутациясы; коммутация типтері. Коммутаторлар түрлері: коммутаторлардың техникалық іске асуы, басқару мүмкіндігі бойынша коммуторлардың жіктелінуі.

Қарапайым желі мәлімет тарату ортасымен (кабельді немесе сымсыз) қосылған түйіндерден (компьютерлерден) және маршрутизаторлар, концентраторлар немесе коммуторлар сияқты арнайы желілік құрылғылардан тұрады. Желінің осы барлық компоненттері бірге жұмыс жасай отырып, пайдаланушыларға мәліметтерді бір компьютерден екінші компьютерге, мүмкін болса әлемнің басқа бөлігіне жіберуге мүмкіндік береді.

Коммутаторлар –  көптеген қазіргі желілердің басты бөлігі. Микросегментацияны қолдана отырып, олар ақпаратты көптеген пайдаланушыларға желі арқылы бір уақытта жіберуге мүмкіндік береді. Микросегментация жеке немесе белгіленген сегменттер – әр сегментке бір жұмыс стансасын (коммутатор портына сегмент емес, тек жұмыс стансасы қолданылады) жасауға мүмкіндік береді. Осы кезде әрбір жұмыс стансасы барлық өткізу жолағына рұқсат алады және оған басқа стансалармен жарысудың керегі жоқ. Егер құрылғы дуплексті режимде жұмыс жасаса, онда коллизия болмайды.

Коммутаторлар мен желілердің көптеген түрлері бар. Компанияның ішкі желісінің әрбір түйініне бөлек қосылуды қамтамасыз ететін коммутаторлар жергілікті желілердің коммутаторлары (LAN Switches) деп аталады.

Желіде LAN коммутаторларын қолданудың артықшылықтары.

Бірінші жергілікті желілердің көбісі желінің жұмыс стансаларының арасында байланысты қамтамасыз ету үшін концентраторларды қолданды. Желінің өсуіне байланысты келесі мәселелер пайда болды:

- желінің кең көлемдігі (Scalability) – концентраторда құрылған, шекті өткізу жолағы бар, желінің өсуі кезінде жоғалудың болмауын қиындататын желі, ал қазіргі қосымшалар бұрынғыға қарағанда, үлкен өткізу жолағын талап етеді;

- кідіріс (Latency) – белгіленген пунктке жету үшін дестеге қажет уақыт көлемі. Желідегі концентратор негізінде құрылған әрбір түйін коллизия болмас үшін мәлімет тарату мүмкіндігін күтуі тиіс, ондай болса түйіндер саны өскен сайын кідіріс ұлғайды. Немесе егер біреу желі арқылы үлкен файл таратып жатса, қалған түйіндер өздерінің мәліметтерін тарату үшін оның таратуының аяқталуын күтуі тиіс;

- желідегі доғару (Network failure) – қарапайым желідегі концентраторға қосылған бір құрылғы осы концентраторға қосылған басқа құрылғыларда жұмыс жылдамдығы (100 Мбит/с желілік адаптер және 10 Мбит/с концентратор) немесе кең тарату хабарының көптігінің (broadcast) сәйкессіздігінен қиындық туғызуы мүмкін. Коммутаторлар кең жолақты дестелерді шектеу үшін конфигурациялануы мүмкін;

- коллизиялар (Collisions) – жарты дуплексті Ethernet-те Carrier Sense Multiple Access /Collision Detection (CSMA/CD) әдісі мәліметті таратудың бөлінген ортасына кіру үшін қолданылады. Кірудің бұл әдісінде тарату ортасы бос екеніне көз жеткізбейінше өзінің дестесін жібермейді. Егер екі түйін тарату ортасы бос екенін бос екенін біліп таратуды бір уақытта бастаса, коллизия пайда болады және десте жоғалады. Коллизияның қайда пайда болғанынан тәуелсіз барлық түйіндері коллизия пайда болғанын сезетін Ethernet желісінің бөлігі коллизия домені (collision domain) деп аталады.  Концентраторлар негізінде құрылған Ethernet желісі әрқашан коллизияның бір доменін пайда етеді.

Концентраторларды коммутаторға жай ауыстыру локалды желінің әсерлігін жоғарылатады, бірақ сонда да кабельді сымды немесе желілік адаптерді ауыстырудың қажеті жоқ. Коммутаторлар бір сегменттің трафигін екінші сегменттің трафигінен оңашалап, көлемі жағынан үлкен емес коллизия домендерін пайда етіп, желіні бөлек логикалық сегменттерге бөледі.

Коммутатор көмегімен үлкен желіні бірнеше автономды сегменттерге бөлудің бірнеше артықшылықтары бар. Қайта бағыттауға трафиктің бөлігі ғана ұшырағандықтан, коммутаторлар желінің барлық бөлігінде құрылғылармен қабылданатын трафикті азайтады. Коммутаторлар бірнеше потенциалды қауіпті желілік қателерді өткізбейтін және көп құрылғылардың арасында мәлімет алмасуды қамтамасыз ететін желіаралық экран  (брандмауэр) қызметін орындай алады. Коммутаторлар желінің фактілік көлемін көбейтіп, басқаша жалғануға келмейтін алшақтатылған стансаларды қосуға мүмкіндік береді. Fast Ethernet немесе Gigabit Ethernet желілері үшін коммуторлар концентраторлар негізінде құрылған желілерде «екі қайталағыш»-тан көп шектеулерді жеңудің әсерлігі әдісі болып табылады.  Коммутаторлар жергілікті желінің әртүрлі өткізу жолағымен қосуға мүмкіндік береді. Мысалы, коммутатор көмегімен 10-мегабитті және 100-мегабитті  Ethernet желісін қосуға болады. Кейбір коммутаторлар коммутацияны буферлеусіз қабылдамайды (cut-through switching), ол желідегі кідірісті азайтады.

Коммутаторлардың концентраторлардан тағы бір артықшылығы. Концентраторға қосылған барлық түйіндер өткізу жолағын өзара бөліп алады. Коммутаторлар әр түйінге (егер ол коммутатор портына тікелей қосылса) бөлек өткізу жолағын береді де, желілік сегменттерде коллизия ықтималдығын азайтады.

Коммутация технологиясы. Коммутаторлар әдетте OSI моделінің арналық деңгейінде жұмыс жасайды. Олар кірген кадрларды талдайды, олардың МАС-адрестері негізінде ары қарай таратылуы жайлы шешім қабылдайды және кадрларды белгілеу пунктіне жеткізеді. Коммутаторлардың басты ерекшелігі - жоғарғы деңгейлердің хаттамалары үшін мөлдірлігі. Коммутатор 2-деңгейде жұмыс жасағандықтан, OSI моделінің жоғарғы деңгейлерінің ақпаратын талдаудың қажеті жоқ.

2-деңгейдің коммутациясы – аппараттық. Коммутаторда кадрдың таратылуы Application-Specific Integrated Circuits (ASIC) деп аталатын арнайы мамандандырылған контроллермен өңделеді. Коммутаторлар үшін  жасалған бұл технология үлкен емес кідіріспен гигабитті жылдамдықты үйлестіруге мүмкіндік береді.

2-деңгейлі коммутаторды қолданудың екі басты себебі бар:  желіні сегменттеу және жұмыс топтарын біріктіру. Коммутаторлардың жоғары өнімділігі желі өндірушілеріне физикалық сегментте түйін санын азайтуға мүмкіндік береді. Ірі желіні логикалық сегменттерге бөлу (сегменттерді жүктеу есебімен) желі өнімділігін, сондай-ақ мәлімет қорғалу деңгейін жоғарылату арқылы желі құрастыру икемділігін жоғарылатады және желіні басқаруды жеңілдетеді.

Екінші деңгейлі коммутацияның артықшылықтарына қарамастан бірнеше шектеулері де бар. Желіде коммутаторлардың бар болуы кең жолақты кадрлардың (broadcast) барлық желінің сегменті бойынша таралуына, оның мөлдірлігін сақтай отырып, бөгет болмайды.

Осылайша, желіге OSI моделінің 3-деңгейінің қызметі қажет екені анық. Үшінші деңгейлік коммутация – ASICs контроллерімен өңделетін десте таратуы жүретін аппараттық коммутация. 2-деңгей коммутаторына қарағанда 3-деңгей коммутаторлары MAC-адрестері негізінде емес, желілік деңгейдің ақпараты негізінде шешім қабылдайды. 3-деңгейлі коммутацияның негізгі мақсаты – 2-деңгейдің жылдамдығы мен маршруттаудың масштабталуын алу. 3-деңгейдің коммутаторы дестені өңдеуді маршрутизатор сияқты орындайды:

- 3-деңгейдің ақпараты негізінде (желілік адрес) дестенің белгілеу орнына жету жолын анықтайды;

- бақылау соммасын есептеу арқылы 3-деңгейдің тақырыбының бүтіндігін тексереді;

- дестенің желіде болу уақытын тексереді;

- кез келген қосымша ақпаратты өңдейді және оған жауап береді;

- ақпараттық басқару базасындағы статистиканы өңдейді (Management Information Base -MIB);

- қауіпсіздікті басқаруды қамтамасыз етеді (егер қажет болса);

-тарату кідірісіне сезімтал мультимедиялық қосымшалар үшін сервистің қажетті сапасын қамтамасыз етеді (QoS).

3-деңгейлі маршрузитатор мен коммутатордың арасындағы негізгі айырмашылық -  3-деңгейлі коммутация негізінде аппараттық іске асыру жатыр. Жалпы белгілеулі маршрутизаторларында дестелік коммутация бағдарлама арқылы іске асады. 3-деңгей коммутаторлары маршрутизаторларға қарағанда жылдамырақ және арзанырақ болғандықтан, оларды жергілікті желіде қолданған ыңғайлы.

4-деңгейлі коммутация 4-деңгей ақпаратын басқаруына жауап беретін желілік деңгейдің аппараттық маршруттау негізінде орындалады. Десте тақырыбындағы ақпарат әдетте желілік деңгей адрестелуін, 3-ші деңгей хаттамасының түрін, желіде болу уақытын (TTL) және бақылау соммасын өз құрамына кіргізеді. Дестеде сонымен қатар хаттама түрі және порт нөмірі секілді жоғарғы деңгейлердің хаттамасы жайлы ақпарат бар. 4-деңгейлі коммутацияның қарапайым анықтамасы – тек МАС немесе ІР адрес негізінде ғана емес, порт нөмірі секілді 4-деңгейдің параметрі негізінде де дестені тарату жайлы шешім қабылдау мүмкіндігі.

Маршрутизаторлар транспортты деңгей ақпараты негізінде трафикті басқара алады. Осы әдістің бірі рұқсаттың кеңейтілген тізімін құрастыру болып табылады (extended access lists).

Коммутаторлар  4-деңгейдің қызметін орындағанда олар тақырып ішіндегі TCP және UDP өрістерін оқиды да, осы дестеде ақпараттың қандай типі таратылып жатқанын анықтайды. Желі әкімшісі коммутаторды бағдарлап қоюы мүмкін: қосымша басымдылығына сәйкес тарфикті өңдеу. Бұл функция соңғы пайдаланушылар үшін сервис сапасын анықтауға мүмкіндік береді. Сервис сапасы анықталғанда, коммутация 4-деңгей коммутациясы пошталық хабарлама немесе FTP дестесіне қарағанда бейнеоконференция трафигіне көбірек өткізу жолағын бөледі. Егер таңдалған саясат трафикті басқаруды қосымша бойынша бөлу немесе әр қосымша шығаратын трафик көлемін есептеу керек болғанда 4-деңгей коммутациясы қажет. Бірақ 4-ші деңгей коммутациясын орындаушы коммутаторларға коммутация кестесінің үлкен санын анықтау және сақтау мүмкіндігі қерек болатын айта кету керек, әсіресе коммутатор корпоративті желінің ядросының ішінде қолданылса.

Коммутаторларды басқару бойынша кластарға бөлуге болады. Басқару коммутаторлары – Web-басқару интерфейсін, командалық жол интерфейсін (CLI), Telnet, SNMP (Simple Network Management Protocol), TFTP (Trivial File Transfer Protocol) және т.б. өз құрамына кіргізетін басқару және орнату функцияларын үйлестіреді. Мысал ретінде D-Link DES-3226, DES-3226S, DES-3250TG, DES-6300, DGS-3212SR, DGS-3224SR және т.б. коммутаторларын келтіруге болады. Басқарылмайтын коммутаторлар – басқару және орнату функцияларын қолдамайды. Мысалы, DxS-10xx сериялы D-Link. Орнату коммутаторлары осылардың арасында позицияда тұрады. Бұл коммутаторлар белгілі параметрлер орнатуын үйлестіреді, бірақ SNMP бойынша басқаруды үйлестірмейді. Мысал ретінде DES-1218R/26R коммутаторы болып табылады.

  

5 Дәріс. Виртуалды жергілікті желі VLAN

  

Дәрістің мақсаты: магистральды байланыс технологиясын және VLAN конфигурациясын оқып үйрену.

Virtual Local Area Network (VLAN) немесе Виртуалды Жергілікті Желі – көптеген коммутаторлардың өмірін түбегейлі өзгерткен технология. Қазір бұл технология Ethernet желілеріндегі басты коммутация технологияларының бірі болып табылады. Вертуалды жергіліктіжелінің пайда болуы коммутация құралдарымен бір бірімен хабарласпайтын бірнеше топтарға бөліп бір коммутаторға қосылған қолданушыларды “виртуалды” бөлуге мүмкіншілік берді. Технология бір коммутатордың базасында тек қана белгілі бір топтардың қолданушылары арасында фреймдерді коммутациялай алатын бірнеше вертуалды логикалық коммутаторларды жасауға мүмкіндік бере алады. Топтар әртүрлі тәсілдер негізінде беріле алады, мысалы, МАС хост адресі бойынша немесе коммутатор портымен, не болмасы жұмыс алгоритмі келесідей көрсетілітін 802.1q хаттамасы арқылы. Бір топ ішіндегі клиент трафигі топтар арасында трафик тасымалы үшін маршрутизатор қажет болғанда, ешқандай шектеусіз коммутацияланады, коммутатордың өзінде бұл әкі сегментті байланыстыруға болмайды (ескерту: бұл жағдайда коммутатор OSI моделі бойынша үшінші дәреженің толық функционалы бола алмайды және дестелерді маршруттай алмайды).

Виртуалды жергілікті желілердің жіктелінуі. Виртуалды жергілікті желілердің көптеген түрлері бар, және де олардың арасындағы ерекшелігі – бұл cол не басқа станса немесе басқа құрылғы кез келген VLAN мүшесі болатын талап, бұл-мүшелікті иемдену талабы. Бірнеше мысал қарастырайық:

1)     VLAN-дағы мүшелік станса қосылған порт нөмірі арқылы тағайындала алады. Осы станса хабарласатын басқа порттар да VLAN-ға қосылады.

2)     VLAN нөмірі МАС құрылғы адрестерін басқара отырып белгіленуі мүмкін. Бұл жағдайда белгілі МАС адрестерінің белгілі VLAN-ға арнаулы кестені ұстау керек.

3)     VLAN-ның сирек, бірақ маңызды түрлерінің бірі болып, VLAN-ға есепке қосу құрылғы беретін трафик бойынша өндірілетін желі табылады.

4)     Қазір дамып жатқан бағыт қолданушылардың классификациясы және VLAN-ға тиісті логин мен пароль бойынша, бизнес-рольдер және жұмыс стансасына емес, қолданушыға қатысты басқа сипаттама бойынша олардың анықтамасы.

Есепке қосу белгісі бойынша VLAN динамикалық және статиткалық болып бөлінеді.

Статикалық VLAN – бұл сол немесе басқа VLAN-ға есепке қосуы коммутатордың жөнге келтірілуімен тығыз байланысты виртуалды жергілікті желі, және ол желі жүрісінің тәуелдігінен өзгере алмайды. Порт негізінде статикалық VLAN 5.1 суретте келтірілген.

 

 

5.1 сурет –порт негізіндегі VLAN

Бұл жағдайда бір түсті порттарға жалғанатын стансалар өзара хабарласа алады, бірақ басқа түсті порттарға қосылған стансалармен хабарласа ала алмайды. Егер бір VLAN-ға қосылған станция басқа VLAN-ға тәуелді потрқа қайта жалғанған болса, станса автоматты түрде басқа VLAN-ның мүшесі болады. Есепте VLAN бір коммутатор шегіде жұмыс істейді және МАС адрестар мәліметтер базасын коммутатордың жөнге келтіруінде қолмен жазуға тура келеді.

Статикалық VLAN-ның келесі артықшылықтары бар:

- өте тез және қарапайым конфигурациялау, ол МАС адрестардың таблица жазбасымен немесе нақтылы VLAN-ға керекті порттардың қарапайым енуімен шектеледі;

- статикалық VLAN желіде жоғары дәрежелі қорғау береді, желідегі кез келген өзгертулер коммутатордағы қайта конфигурациялаумен қосылуы керек. Қауіпсіздіктің әлсіз жері болып МАС адрестердің ауыстырылуы немесе басқа тәсілдермен жойылатын коммутаторға физикалық рұқсаттама болуы мүмкін;

- жеңіл конфигурациялау және жеткілікті қарапайым жұмыс алгоритмі, өз кезегінде мониторингтің жеңілділігін қамтамасыз етеді.

Кемшіліктер ішінде ең маңыздысы әлсіз масштабирациялық болып табылады, статикалық VLAN поттар немесе МАС адрестармен бір коммутатордан артық жұмыс істемейді және stand-alone есептеуге ғана арналған, бұл желілік инфрақұрылымға компанияның осы уақыттағы талабын қайта жабады.

Динамикалық VLAN құрылғылардың қайта конфигурациясынсыз топологияның өзгеруінде автоматты түрде қайта құрыла алу қабілеті бар.

Динамикалық VLAN-ды қолдау үшін әдетте мәліметтер базасының сервері қолданады, оларда барлық құрылғылар жайлы немесе желідегі қолданушы туралы ақпарат жатыр және қолданушының пайда болуында осы базаға байланысты ол өзі  жататын VLAN-ға автоматты түрде түседі. Серверлерді қолданған кезде белгілі бір VLAN-ға енуінің сипаттамаларын таңдау еркі өте қатты өседі, себебі белгілі бір VLAN-дағы аутентификация мен авторизация процессін жүргізетін коммутатор емес, толықталып өзгере алатын сервердің бағдарламалық жабдықтауы. Солай, белгілі бір VLAN-ның белгілері болып тек МАС, IP адрестары немесе хаттама типі ғана емес, сол сияқты мысалға қолданушы аты, смарт-карттар, токендер,  компьютер компоненттерінің сериялық нөмірлері немесе қолданушының саусақтар ізі. Белгілі бір VLAN-ға қабылдану үшін компания желісінде қауіпсіздік деңгейін өсіретін бірнеше сипаттамалар қолданылады. Коммутаторларда VLAN-ның үш түрі қолданылуы мүмкін және кеңтаралған домендер:

- база портындағы VLAN;

- MAC-адрестар базасындағы кеңтаралған домендер;

- стандарт IEEE 802.1Q қосымша кадр алаңының таңба негізіндегі VLAN.

а) база портындағы VLAN.

База портындағы VLAN-ды қолдану кезінде порт белгілі бір VLAN-ға беріледі, ол осы портқа қандай қолданушы не компьютер қосылғанына тәуілді емес. Бұл дегеніміз осы портқа қосылған барлық қолданушы бір VLAN-ның мүшесі болады. Порттар конфмгурациясы статикалық және тек қолмен өзгере алады. Негізгі сипаттамалары:

- көбінесе бір коммутатордың шамасында ғана қолданылыды. Егер бірнеше жұмысшы тобын үлкен емес желі шамасында бір коммутатор негізінде ұйымдастыру керек болса, мысалы, техникалық бөлім және сату бөлімін таратып жіберу қажет, сонда база портындағы VLAN шешімі берілген тапсырмаға қолайлы.

- жөндеу қарапайымдылығы. Порттардың топтасу негізінде виртуалды желілерді жасау әкімшіліктен үлкен көлемді қолды жұмысты сұрамайды – бір VLAN-дағы әр портқа бір идентификатор VLAN (VLAN ID) қою жеткілікті;

- стансаның физикалық орналастыруынсыз желінің логикалық топологиясын өзгерту мүмкінділігі – бір VLAN-нан (мысалы, техникалық бөлім VLAN-ны) екінші VLAN-ға (сату бөлімі VLAN-ны) порттар жөндеуін өзгерту жеткілікті, және жұмысшы станса тез арада ресурстарды жаңа VLAN мүшелерімен бірігіп қолдануға мүмкіншілік алады. Осылай, VLAN орналастыру, өзгерту және желі өсіруі кезіндегі икемділікті қамтамасыз етеді;

- әр порт тек бір VLAN-ға кіре алады. Сондықтан, виртуалды қосалқы желілерді біріктіру үшін – бір коммутатор ішіндегідей екі коммутатор арасында – IP деңгейін қолдану қажет: әр VLAN-ның бір порты маршрутизаторға қосылады және онда дестелерді бір қосалқы желіден екіншісіне қайта сілтеу үшін маршруттау кестесі құрастырылады.

Бұл шешімнің кемшілігі болып әр VLAN-ның бір портын маршрутизаторға қосу керек және бұнда  порттар мен кабельдер ысырапшыл қолданылады, оған маршрутизаторға кеткен шығындар қосылады. Берілген мәселені екі жолмен шешуге болады: біріншісі, фирмалық шешім негізінде портты бірнеше VLAN-ға қосуға мүмкіндік беретін коммутаторларды қолдану керек. Екінші жолы 3-деңгейлі коммутаторларды қолдануда мәнін береді.

б) MAC-адрестер базасындағы VLAN.

Виртуалды желілерді жасау үшін қолданылатын екінші әдіс МАС-адрестерді топтауда негізделеді. Желіде үлкен көлемді түйіндердің болу кезінде бұл әдіс әкімшіліктен үлкен көлемді жұмысты талап етеді. Әдетте ол бірнеше коммутатор негізінде виртуалды желіні құруда порттарды топтау әдісіне қарағанда икемді болып келеді. Әр коммутаторда МАС-адрестерді желіге топтау олардың бірнеше портпен байланысының қажеттілігінен құтқарады, бірақ желіде әр коммутаторға МАС-адрестарды бүркеу үлкен көлемді қолдық операциялардың орындалуын талап етеді.

МАС-адрестер базасындағы кең таралған домендер стансалардың сол кең таралған доменде конфигурация өзгертуін өзгертпей-ақ қала отырып, оның физикалық орын ауыстыруын рұқсат етеді. МАС-адрестер негізінде виртуалды желілердің өзгертуі көп уақытты алуы мүмкін – сізге VLAN адресімен 1000 құрылғыны қосу керек болады. Одан басқа MAC-адрестер құрылғыда “тас қылып қорғаулы” және үлкен территорияға таралған желіде құрылғы адрестерін анықтауға көп уақыт қажет болады.

в) база таңбасындағы VLAN – 802.1Q стандарт.

802.1q комитетінің жұмысы – бұл коммутация технологиясындағы үлкен жетістік деп айтуға болады, дамыған желелік құрылыммен берілген компаниялар саны бұл нұсқаны VLAN қолданады. Бұл технология көп желіге базалақ және сыншыл болып келеді, ол кадрларды таңбалауға негізделген – коммутация туралы шешім қабылдау үшін қызметтік ақпаратта кадрларды толықтыру. Технологияны ары қарай талқылау үшін бірнеше жаңа ұғымдарды енгізу керек:

- tagging – «таңбаланған» - 802.1q стандартымен VLAN-ның қатыстылығы туралы ақпаратты фреймге енгізу процедурасы;

- untagging – «таңбаланбаған» - 802.1q стандартымен VLAN-ның қатыстылығы туралы ақпаратты кадрдан жою процедурасы;

- ingress port – кадрлар келетін және соңында таңбасы бар болуы мен VLAN-ға қатыстылығына және де таңбалығына туралы тексеру жүргізетін кіріс;

- egress port – таңбаланған немесе таңбаланбаған туралы шешім қабылдағаннан кейінгі таңбалар бар болуына тексеруден өткен кадрлар шығатын  шығыс порты.

 

6 Дәріс. Негізгі ағаштың (STP) хаттасамы

 

Дәрістің мақсаты: STP алгоритмін меңгеру және STP мен RSTP хаттамаларының параметрлерін басқару.

Spanning Tree Protocol (IEEE 802.1d).

Компьютер желісінің тұрақтық келіспеуінің жоғарлығына қолданылатын екінші әдіс, бұл - Spanning Tree Protocol. 1983 ж. бұрынырақ шығарылған болса да әлі де өзекті. Ethernet желісінде коммутаторлар тек бұрынғы байланысты қолдайды, олардың ілгіштері жоқ. Бұл дегеніміз, альтернативті арналар ұйымы үшін Ethernet қатысты базалықтың шегінен шығатын ерекше хаттамалар мен технологиялар қажет.

Spanning Tree (STA) алгоритмі порттардың өзара ерікті қосылуы кезінде коммутаторларға желіде ежелгі байланыс конфигурациясын автоматты анықтауға мүмкіндік береді.

STP хаттамасы бар коммутаторлар компьютерлік желіде ілгішсіз ежелгі байланыс конфигурациясын автоматты түрде жасайды. Осындай конфигурация жабылғыш ағаш – Spanning Tree деп аталады. Тіректі ағаш конфигурациясы коммутаторлармен автоматты түрде жұмыс дестесі айырбасының қолдануымен құрылады.

STP хаттамасының жұмысын толық қарастырайық. STА алгоритмі әр көпірге идентификатор қосылуын қажет етеді. Көпір идентификаторы – 8 байттық өріс. Ол екі бөліктен тұрады: 2-байттық администатормен берілген басымдылықтан және оның басқару блогы 6-байттық МАС-адрестен. Әр көпірге, көпір шамасындағы бірегей идентификатор беріледі, әдеттегідей бұл МАС-адрес. Әр көпір портына жергілікті желімен берілген порт арқылы кадр таралуы сапарының құны беріледі.

Байланыстыратын ағашты есептеу процесі ағаш құрылатын түптік көпірдің (root switch) таңдауынан басталады. Түптік көпір түрінде идентификатор мәні төмен коммутатор алынады. Кейде бұндай шешім рационалды болмауы мүмкін. Түптік көпір ретінде белгілі бір құрылғы таңдалуы үшін (желі құрылымынан шыға отырып) администратор сай келетін коммутаторға аз идентификаторды қолмен иелендіре отырып таңдау процесіне әсер бере алады.

STP жұмысының екінші кезеңі – желінің қалған әр коммутаторы үшін түптік порт (root port) таңдауы.

Коммутатордың түптік порты – желімен түптік коммутаторға дейін ең аз ара қашықтығы бар порт.

STP жұмысының үшінші қадамы – тағайындалған порттардың анықтамасы.

Коммутацияланатын желіде әр сегментінің бір тағайындалған порты (designated port) болады. Бұл порт көпірдің жалғыз порты ретінде жұмыс жасайды, яғни сегменттен дестелерді қабылдайды және оларды берілген коммутатордың  түптік порты арқылы түптік көпірдің бағытына таратады. Берілген сегментке тағайындалған порты бар коммутатор осы сегменттің тағайындалған көпір (designated bridge) деп аталады. Тағайындалған сегмент порты берілген сегментке қосылған барлық порт ішіндегі тіптік көпірге дейін ең аз арақашықтықты алады. Тағайындалған порт сегментте жалғыз болуы мүмкін. Түптік көпірде барлық порт тағайындалған болып саналады, ал олардың түптеріне дейінгі арақашықтығы нөлге тең болады. Түптік көпірде түптік порт болмайды.

Тіректі ағаштың құрылымы кезінде аза маңызды ұғым болып арақашықтық саналады. Сондықтан талап ретінде әр коммутаторды түптік коммутатормен жалғастыратын және желінің әр сегменттін түптік коммутатормен жалғастыратын жалғыз порт алынады. Қалған барлық порттар резервтік жағдайға аударылады, яғни бұл жағдайда олар қарапайым берілген кадрларды тасымалдамайды. Желіде осындай белсенді порттарды таңдалуында ілгіштер шығарылады және қалған байланысты тіректі ағаш жасайды.

STA-дағы ара қашықтық ретінде жол бағасы (Path Cost) қолданылады – ол берілген коммутаторды портынан түптік коммутатор портына мәліметтер тасымалына қосынды шартты уақыт ретінде анықталады. Сегметтің шартты уақыты ақпараттың бір битін тасымалдау уақыты ретінде есептелінеді және 10-наносекундтық бірлікпен өлшенеді. Ethernet-тің сегменті 10 Мбит/с үшін шартты уақыты 10 шартты бірлікке тең.

Байланыстыратын ағаштың есептелуі коммутаторды қосқанда және топология өзгерген кезде өтеді. Бұл есептеулер байланыстыратын ағаштың коммутаторлары арасында ақпаратты периодикалық айырбасын қажет етеді, олар берілген көпір хаттамаларының блогы - BPDU (Bridge Protocol Data Unit) деп аталатын арнайы дестелер арқылы жетеді.

BPDU дестелерінде ілгішсіз желі топологиясын құруға арналған негізгі ақпарат бар:

–  түптік коммутатор таңдалатын коммутатор идентификаторы;

–  шығыс коммутатордан түптік коммутаторға дейінгі ара қашықтық (түптік маршрут бағасы);

–  порт идентификаторы.

BPDU дестелері арна деңгейіндегі берілген кадрлардың өрісіне орналасады, мысалы, Ethernet кадры. Коммутаторлар BPDU-мен уақыттың тең интервалы арқылы алмасады (әдетте 1-4с). Көпірдің қабыл алмауы кезінде (ол топология өзгерісіне алып келеді) көрші коммутаторлар BPDU алмай жатып байланыстырушы ағашты қайта есептей бастайды.

BPDU дестелерінде келесі өрістер бар:

- STA - 2 байт хаттама түрлі идентификатор. Коммутаторлар STA хаттамасының бір түрін ұстап тұру керек, әйтпесе ілгіштермен белсенді конфигурация орналуы мүмкін;

- BPDU - 1 байт түрі. BPDU-ның екі түрі бар – конфигурациялық BPDU, яғни негізінде белсенді конфигурацияның анықтамасы жатқан түптік коммутатор болуға мүмкіндік беретін тапсырыс және реконфигурация туралы BPDU екертуі, ол оқиғаны тапқан, қайта құруды өткізгенді талап ететін - байланыс желісінің қабыл алмауы, порт қабыл алмауы, коммутатор не порттың басымдылығының өзгерісі - коммутатормен жіберіледі;

- 1 байт - флаг. Бір битта конфигурация өзгерісінің жалауы бар, екінші битта конфигурация өзгерісінің растау жалауы бар;

- түптік коммутатор идентификаторы - 8 байт;

- түпке дейінгі арақашықтық - 2 байт;

- коммутатор идентификаторы - 8 байт;

- порт идентификаторы - 2 байт;

- хабардың желіде болу уақыты - 2 байт. Бірлікте 0.5 с-пен өзгереді, ескірген хабарды шығаруға қызмет етеді. BPDU дестесі коммутатормен өткен кезде ол дестенің желіде болу уақытына берілген коммутатормен кеткен уақытын қосады;

- хабардың желіде болуының максималды уақыты - 2 байт. Егер BPDU дестесінің желіде болу уақыты максималды уақыттан асатын болса, онда оны коммутатор елемейді;

- BPDU дестелері жіберілетін hello (қарсы алу уақыты) интервалы;

- жағдай ауыстыруының бөгеті - 2 байт. Белсенді кездегі коммутаторлар порттары өтуінің минималды уақыты. Бұндай бөгет қайта құру уақытындағы порт жағдайының бірқалыпсыз ауысуы кезінде альтернативті маршруттардың уақытша пайда болуын жоюға керек.

BPDU дестесінде реконфигурация туралы ескертунде екі алғашқысынан басқа барлық өріс болмайды.

Порт жұмысының жағдайы. STP коммутатор порттарының бес түрлі жұмыс режимін қарастырады:

-  Blocking – Коммутаторды белгілеген кезде барлық порттар (өшірілгендерінен басқа) автоматты түрде “Блокталған” режиміне ауысады. Бұл кезде порт тек BPDU дестелерін негіздейді, қабылдайды, қорытады, қайта трансляциялайды. Қалған дестелер таратылмайды.

-  Listening – STA алгоритмі жұмыстың бастапқы уақытында коммутатор порттары “Тыңдау” жағдайына өтеді. Бұл кезде BPDU дестелері басқа коммутаторлардан алынбаған және коммутатор өзін түптік деп есептейді, ал өзінің барлық порттарын – тағайындалған. Ол режимде порт жағдай ауысу таймерінің (Forwarding Timer) аяқталуына дейін болуы мүмкін. Таймер көмегі арқылы өтетін интервал 4 тен 30 с-ға дейін өзгере алады және ол желідегі бүкіл коммутатордан BPDU алу үшін қажет. Бұл режимде порт BPDU дестелерін негіздеу, қабылдау, қорыту, қайта трансляциялауды жалғастыра береді. Егер осы уақыт арасында порт BPDU-ны өзінікінен (ара қашықтық, коммутатор не порт идентификаторы) жақсы параметрлерімен алса, онда ол “Блокталған” режиміне ауысады. Кері жағдайда порт “Оқу” режиміне ауысады.

- Learning – Оқу – порт дестелерді қабылдай бастайды және шығыс адресінің негізінде коммутация кестесін құрайды. Порт бұл жағдайда әлі де дестелерді жылжытпайды. Порт STA алгоритм жұмысына қатысуда жалғастырады және BPDU жақсы параметрлерімен келген кезде Blocking “Блокталған” жағдайға ауысада.

- Forwarding – Жылжу – тек таймермен екіреттік ұстамнан кейін порт Жылжу жағдайына ауысады және құрастырылған кестемен жағдайда берілгендер дестесін өңдейді.

- Disable – ­Өшірілген – бұл жағдайға портты администратор ауыстырады. Өшірілген порт STP протокол жұмысында да, берілгендер дестесінің жылжуында да қатыспайды. Портты сол сияқты қолмен қосуға да болады және ол алдымен Blocking жағдайына ауысады.

IEEE 802.1w Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) хаттамасы 802.1d STP стандартының дамуы болып саналады. Ол STP коммутаторладың кейбір жаңа функцияларын қосқанға кедергі болған бөлек шектеулерін билеу үшін арналған, мысалы, мысалы, 3-деңгейлі функция Ethernet коммутаторларында барған сайын көбірек қолданылады.

STP 802.1d және RSTP 802.1w хаттамасының маңызды айырмашылығы болып порттардың жылжу жағдайына өту амалы және сол ауысу топологияда порт роліне әсері табылады. RSTP Disabled, Blocking және Listening, STP-да қолданылатын жағдайларын біріктіреді және порт белсенді емес кезіндегі жалғыз жағдайды Discarding (Отбрасыва ние) жасайды.

MSTP (Multiple Spanning Tree) хаттамасы 802.1D STP және 802.1w Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) хаттамаларымен қайта қосыла алады және әртүрлі VLAN-да STP бірнеше тәуілсіз “ағаштар” күйіне келтіре алады – администратор топтай алады және VLAN-ды бөлек “жалғастырушы ағашқа” (spanning tree) тағайындай алады. Әрбір осындай “ағаштың” басқа “ағаштардан” тәуелсіз өзінің топологиясы бола алады. MSTP арқасында әкімшілік тапсырмасы мен үлкен желілірді басқару жеңілдейді: мәлімет тарататын резервті маршрутизаторлады бірнеше VLAN-ды және алынған желі сагментінде тәуелсіз “ағаштарды” жөндеу арқылы қолдануға болады:

–     IEEE 802.1s стандарты;

–     MSTP 802.1q VLAN желісінде бірден коп STP көшірмесін қолдануға мүмкіндік береді. Ол бір VLAN-ды бір STP көшірмесімен байланысыра алады, ал басқасын коммутаторлар арасында бірнеше байланыс бере отырып басқасымен;

–     сол сияқты MSTP жүктемені таратуға мүмкіндік береді;

–     MSTP әр көшірмесі (жабатын ағаш) сол сияқты желіде одан да тез қолайлық үшін  RSTP хаттамасын қолданады.

 

7 Дәріс. Порттардың топтасуы мен жоғарыжылдамдықты желі магистральдарын жасау технологиясы

 

Дәрістің  мақсаты: порттардың өткішзгіштік икемділігін агрегаттау технологиясы жұмысының параметрлерін оқып үйрену, агрегатталған арнаны жасау мен өзгерту.

Порттардың топтасуы мен жоғарыжылдамдықты желі магистральдарын жасау.

Қазіргі уақытта желілік әкімшіліктің реттеулігінде, байланыс арнасының беріктігі мен өндірулігі үшін хаттамалар мен функциялардың үлкен жиыны бар. Көбіне таратылғаны болып екі топология негізіндегі коммутаторлар арасында резервті байланыс жасау табылады:

- резервтеу режимі, біреуі жүйелеп, қалғандары қабылдамаған байланысты алмастыруға арналған “ыстық” резервте болады – бұл Spanning Tree хаттамасы.

- жүктеме баланс режимі, мәліметтер барлық альтернативті байланыспен параллель таратылады.

Әр әдісті толығырақ қарастырайық.

Порттарды қосу (Port Trunking) – бұл бір логикалық магистральға бірнеше физикалық арналарды (Link Aggregation) қосу. Мәліметтерді тарату жоғарыжылдамдықты арнасының құрылуына арналған бірнеше порттарды бірге қосуға қолданылады және жергілікті желілерде артылған алтернативті байланыстың белсенді қатысуына мүкіндік береді.

STP (Spanning Tree – жабылған ағаш протоколы) хаттамасынан айырмашылығында физикалық арналарды агрегаттау кезінде барлық артылған байланыстар жұмыс күйінде, ал трафик олар арасында жүктеме балансына жетуі үшін таралады. Осындай логикалық арнаға кірген бір желінің жоқтығы кезінде трафик қалған желілер арасында таралады.

 

7.1 сурет - Коммутаторлар арасындағы агрегатталған байланыс арнасы

 

Агрегаттарған арнаға қосылған порттар топ мүшесі болып саналады. Топтағы бір порт “байланыстырушы” ретінде шығады. Агрегатталған арнада барлық топ мүшелері бір режимде жұмыс істеулеріне дайын болуы үшін, “байланыстырушы” портқа қатысты жөндеулердегі барлық өзгертулер топтағы барлық мүшелерге қатысты болады. Солай, топтағы порттарды жөндеу үшін “байланыстырушы” портты ғана жөндеу қажет.

Қосылған порттарды агрегатталған арнаға шынайы жасауының маңызды жағдайы болып трафиктерді олар арқылы тарату табылады. Егер бір сеанс дестелері агрегатталған каналдың әртүрлі порттарымен таралса, онда OSI хаттамасының жоғары деңгейінде қиындықтыр туылуы мүмкін. Мысалы, егер бір сеанстың бір не одан көп аралас кадры агрегатталған арнаның әртүрлі порттарымен таралса, онда кезектердің әртүрлі ұзындығы үшін олардың буферлерінде кадр таралуының бірқалыпты емес тоқталуы кезінде артта қалған арна өзінің бастаушысын қуып жететін жағдай туылуы мүмкін. Сондықтан агрегаттау механизмдерді шынайы келтіру үшін көбіне кадрлардың порттармен динамикалық таратуы емес, статикалық әдіс қолданылады, яғни кадр ағынын агрегатталған арнамен белгілі порт арқылы екі түйін арасында арнайы сеансының тұйықталуы. Бұл жағдайда бүкіл кадрлар жалғыз кезекпен өтеді және олардың реттілігі өзгермейді. Әдетте статикалық таралуда белгілі сеансқа порт таңдауы келіп түсетін дестелердің кейбір белгілер негізінде жасалады (порттар агрегаттауының таңдалған алгоритм негізінде). Ережеге сай, бұл шығыстың не тағайындаудың, не екеуінің бірге МАС-адрестері.

 

7.2 сурет– Агрегатталған байланыс желі арнасымен мәліметтер ағынын тарату

 

Агрегатталған байланыс желісін басқа кез келген бір агрегатталған арна портымен мәлімет ағынын қолдайтын коммутатормен ұйымдастыруға болады.

Арналардың қосылуын көбіне байланыстың бір желісіне қарағанда таралудың одан да жоғары жылдамдығын қажет ететін “коммутатор – коммутатор” не “коммутатор – файл-сервер” қосылуына арналған  желі жөндеу ретінде қарауға болады.

Сол сияқты бұл функцияны қажетті желінің беріктілігіне қолдануға болады. Байланыс желісінің зақымдану кезінде қосынды арна тез арада қайта жөнделеді (1 секундтан аспайтын), ал көшірмелеу тәуекелі мен кадр тәртібінің өзгерісі маңызды емес.

D-Link DES-3226S, DES-3326S, DES-3250TG, DGS-3324SR және т.б. коммутаторларының ақпаратты қамтамасыз етуі байланыс арнасының агрегаттауының екі түрін қамтамасыз етеді: статикалық және динамикалық. Арналарды статикалық агрегаттау кезінде (үнсіз қондырылады) коммутаторлардағы барлық жөндеулер қолмен жасалынады. Арналардаң динамикалық агрегаттауы IEEE 802.3ad стандартына негізделген. Ол агрегатталған байланыс желісінің бақылау хаттамасын арналар конфигурациясы мен дестелерді әр физикалық желіден бағыттау үшін қолданады. Одан басқа LACP хаттамасы жалғыз байланыс желісінен арналарды қосу мен алып тастау механизімін сипаттайды.

Бұл үшін, агрегаталған байланыс арнасының коммутаторларын жөндеуде, бір коммутатордың сәйкес порттары “белсенді” түрде болу керек, ал басқа коммутатордікі “белсенді емес” (яғни пассивті). LACP “белсенді” порттары  оның басқарушы кадрларын өңдеу мен қайта сілтеме жасайды. Бұл LACP бар қондырғыларға агрегтталған арналардың жөнделуі туралы ақылдасуға және порттар тобын динамикалық өзгертуге болатын мүмкіндік береді, яғни одан порттарды қосу не алып тастау. “Белсенді емес” LACP басқарушы кадрларының өңделуін жасамайды.

IEEE 802.3ad стандартын Ethernet-арналарының барлық түріне қолданайық және соның көмегі арқылы бірнеше Gigabit Ethernet арнасынан тұратын көпгигабитті байланыс желісін құрай алады.

Порттардың өткізу қабілеттілігін басқару. Трафик сегменттеу, 7.3 суретте көрсетілген. Өткізу қабілеттілігін басқару мәлімет таратуы мен коммутатордың әр портының кірісіне өткізу қабілетінің ағынды мәндерін қондыруға мүмкіндік береді. Бұл функция арзанырақ және қолданушыларға өз тарифтерін шектейтін қолайлы тариф жасайтын сервер-провайдерге өте пайдалы.

Коммутатор жөндеулері тариф ағынының бір не екі бағытына шек қоюды қондыруға мүмкіндік береді.

Сол сияқты бір коммутатор көлемінде VLAN технологиясын қолданбай трафик ағындарының таралуына мүмкіндік беретін коммутаторлардың пайдалы  құрамы. Желі  басқарушы қай порттың қандай портқа трафик жібере алатынын және қай порттан алатынын қолмен жөндеуіне мүмкіндік алады. Бұл функцяны көбіне Ethernet to Home провайдерлары олардың жұқалығы мен жөндеу қарапайымдылығы үшін жиі қолданады, сол сияқты ұқсас шектеулер желі қауіпсіздігінің деңгейінде жақсы көрінеді.

 

 

7.3 сурет – Коммутаторларда трафикті сегменттеу

 

Кейбір жалғыз қолданушылар, осы үйде басқалармен араласқысы келмейтін, Интернетке рұқсат қызметін беру үшін коммутатордың шығыс арнасына ғана рұқсат алады, басқалары сол сияқты магистральді қосылуды жүктемей отырып, ақпатартты өзара тарату үшін топтарды ұйымдастырып, желі сегментін бірге қолдана алады.

Порттарды айналыландыру желінің жаңа сегментін, мониторинг және желінің қалыпты жағдайының бағасын тестілеу үшін жиі қолданылады. Одан басқа, желілерде қажеттілікпен айналыландырудың қауіпсіздігінің жоғары деңгейінде желі сегментінде тыңдау мен трафик анализі үшін қосымша құрал ретінде қолданылады. Порттардың айналыландыруы бұл бір не бірнеше порттан өтетін трафикті көшіру және анализ үшін арнайы портқа жіберу мүмкінділігі. D-Link коммутаторлары келесі критерилермен порттарды айналыландыруға мүмкіндік береді:

- порт нөмірі;

- кіріс трафик;

- шығыс трафик;

- кез келген бағыттағы трафик.

Кез келген мөлшердегі порттарды, әр осы порттардың өткізу қабілеті айналы порттың өткізу қабілетінен кем болмайды деген бір шартында, бір портқа айналыландыруға болады. Яғни, өткізу қабілеті 100 Мбит/с-тан                   1 Гбит/с-қа болатын порты қолдануға болмайды.

 

8 Дәріс. X.25, FR, АТМ шартарапты желі технологиясы

 

Дәрістің мақсаты: шартарапты желілердің құрылу ұстанымдарын, олардың хаттамаларын, функциялау ұстанымдарын, кадрларды зерттеуді оқып үйрену.

Х.25 желісі. 1979 жылы бүкіләлемдік PSPDN (Packet-Switched Public Data Networks) жүйесінің негізінде Х.25 стандарты қабылданды.

X.25 желісі көп уақыт бойы желі дайындығының коэффициенті берілетін коммерциялық түрдегі десте коммутациясымен көп уақыт бойы жалғыз қол жетерлік желі болған. X.25 стандарты түпкі құрылғылар терминалмен (DTE - Data Terminal Equipment) және дестелі режимде жұмыс жасайтын мәлімет тарату құрылғысы (DCE - Data Communication Equipment) арасындағы интерфейсті анықтайды. Терминал ретінде ЭВМ немесе X.25 қажеттілігін қамтамасыз ететін басқа кез келген коммутаторлар бола алады. DTE қосылысы - DTE DCE арқылы жүзеге асады. X.25 желісінің басты ерекшелігі болып желіде коммутаторлар арасындағы ақпаратты өзара әрекетті қамтамасыз ету үшін виртуалды арна жабдығын қолдану табылады.

Виртуалды арналар шақыру ұйымдастыру мен желідегі абоненттер арасында тікелей мәлімет тарату үшін арналған. X.25 желісіндегі ақпаратты алмасу үш керекті фазадан тұрады:

- шақыруды орнату (виртуалды арнада);

- виртуалды арнамен ақпарат алмасу;

- шақыруды үзуі (виртуалды арнаны).

Виртуалды арналар жалғанатын (коммутацияланатын) (Switched Virtual Circuit, SVC) және тұрақты (жалғанбайтын - коммутацияланбайтын) (Permanent Virtual Circuit, PVC) болып екіге бөлінеді.

Жалғанатын виртуалды арнамен дерек жолдауға сұраныс келгенде желінің жалғаушы жүйелері өздігінен (автоматты түрде) желіні десте жолдау күйіне келтіреді.

Тұрақты виртуалды арнаны желі әкімшілігі желінің орталықтандырылған басқару жүйесін қолданып немесе қолмен желінің жалғау жүйелерін бастапқы күйіне келтіріп ұйымдастырады.

X.25 желісіне ақпаратты өзара әсерлесу физикалық, арналық және желілік деңгейде жүзеге асады.

Физикалық деңгейде әмбебап не мамандандырылған интерфейстер қолданылуы мүмкін. Желі компоненті болып үш негізгі талаптағы құрылғылар табылады (8.1 суретті қара):

-  DTE құрылғысы (Data Terminal Equipment);

-  DCE құрылғысы (Data Communication Equipment);

-  PSE құрылғысы (Packet Switching Exchange).

 

8.1 сурет – Х.25 желісінің құрылымы

 

PAD құрылғысы – мәліметтердің дестелі адаптері (packet assembler/disassembler) X.25 желісінің мамандандырылған құрылғысы болып табылады. PAD мәліметтер дестесінің адаптері бірнеше аз жылдамдықты алфавитті-цифрлық терминалдан дестеге дейін  байт ағындарын жинау операциясын орындауға үшін арналған. Компьютерлер мен жергілікті желілер әдетте X.25 адаптері немесе X.25 хаттамасын өз интерфейсінде маршрутизатор арқылы X.25 желісіне қосылады. PAD-тың негізгі функциялары:

-     дестеге асинхронды терминалдардан алынған символдар  жинағы;

-     дестеге мәліметтер өрісін сұрыптау және асинхронды терминалға мәліметті шығару;

-     керекті компьютермен X.25 желісімен қосу және ажырату қондырғысының процедурасын басқару;

-     асинхронды терминалдың талабы бойынша старт-стопты дабылдар мен жұптылыққа биттік тексеруді өзіне қосатын символдарды тарату;

-     дестенің толуы, күту уақытының өтуі және т.б. сәйкес талаптарда дестелердің жылжуы.

PSE негізгі функциялары - Коммутатор Х.25:

-  LAP-B кадрін қабылдау;

-  оған тұрақты нөмірімен кадр алуын қабылдайтын LAP-B басқа кадрымен жауап беру;

-  кадрдың жоғалуы не бұзылуы кезінде кадрді қайта тарату ұйымы.

LAP-B кадрын дұрыс қабылдаған кезде:

-  Х.25 дестесін шығару;

-  виртуалды арна нөмірінің негізінде шығыс портын анықтау;

-  дестелердің ары өтуі үшін LAP-B жаңа кадрын қалыптастыру.

Х.25 желісіндегі адресация. Х.121 CCITT кепілдемесіне сай жалпы қолданушының мәліметтер тарату желісі үшін адрестер нөмірлеудің халықаралық жүйесін анықтайды. Егер Х.25 желісі басқа Х.25 желілерімен мәлімет алмасқысы келсе, онда оған Х.121 стандартының адресациясын ұстау керек.

Х.121 адрестерінің (International Data Numbers, IDN деп те аталатын) 14 ондық белгіге дейін баратын әртүрлі ұзындығы болады. Алғашқы төрт IDN цифры желідегі идентификация коды (Data Network Identification Code, DNIC) деп аталады. DNIC екі бөлікке бөлінген; бірінші бөлік (3 цифр) желі бар мемлекетті анықтайды, ал екіншісі – берілген мемлекеттегі Х.25 желі нөмірін. Осылай, әр мемлекет ішінде 10 Х.25 желісін ұйымдастыруға болады. Егер қайта нөмірлеу бір мемлекетке 10 желіден көп қажет болса, онда мәселе бір мемлекетке бірнеше код беру арқылы шешіледі.

Frame Relay (FR) технологиясы “жақсы” байланыс арнасымен бірқалыпты емес компьютерлік трафикті тарату үшін әдейі құрастырылған. FR желісі, X.25 желісі сияқты, виртуалды арна негізінде жұмыс істейді, бірақ әр осындай арнамен енді белгі параметрі ғана емес, QoS параметрі де байланысады. X.25 желісінде хаттамалар көп болып келеді, оларда қателерді табу мен жөндеу процедурасы, және де мәлімет арнасын басқару процедурасы арналы, желілі деңгейде қарастырылған. FR түйіні кадр алғанда тек екі функцияны орындайды:

-   кадрдың мақсаттылығын тексеру. Егер жоқ болса, онда кадр алып тасталған болады;

-   адрестік дұрыстығына тексеру. Егер адрес белгісіз болса, онда кадр  қайта алып тасталған болады.

Қатені тапқан кезде FR түйіні жаңылу дестесін оның қайта жіберілуін ойламай алып тастайды, - оған шеткі қолданушылардың құрылғысы жауапкер. Х.25 салыстырса, FR ақпараттың бір кадрын өңдегенге көбірек уақыт алады, Х.25 кідіріс 50 мсек/торапқа дейін болғанда ол 3 мсек/торапқа секундқа алып келеді.

FR желісінде виртуалды арнаның екі түрі қолданылуы мүмкін: коммутацияланатын (SVC) және тұрақты (PVC). FR көбіне (PVC) тұрақты виртуалды арнамен операциялайды. Коммутацияланатын виртуалды байланыстар FR-да аз қолданылады.

FR желі компоненттері болып үш негізгі категория табылады (8.2 суретті қара):

-  DTE құрылғысы (Data Terminal Equipment);

-  DCE құрылғысы (Data Circuit-Terminating Equipment);

-  FRAD құрылғысы (Frame Relay Access Device).

 

8.2 сурет - Frame Relay желісінің құрылымыдық сұлбасы

 

FR желі негізіне мамандандырылған коммутаторлар құрылады– FRAD (FrameRelay Access Device, кадрлар ретрансляциясымен желіге рұқсат етілген құрылғы)

Frame Relay кемшіліктері. Frame Relay технологиясы кадр таратудағы кідіріске, АТМ желілеріне бұл қызметті қалдыра отырып, кепіл бермейді.

ATM - Asynchronous Transfer Mode – Таратудың асинхронды режимі. АТМ технологиясының мәні.  Әртүрлі қолданушыдан ұяшықтар ағыны бір цифрлық трактіде асинхронды мультиплексирленген кезде фиксирленген ұзындықты дестелі ақпараттың барлық түрін транспорттау. АТМ-да хаттама бірлік ретінде жалпы ұзындығы 53 октетке тең ұяшық, тақырыбы 5 октет және ақпараттық өрісі 48 октет болатын, шектелген ұзындықта болады. АТМ коммутаторларында шығыс конфликтерінің бола алмауы үшін АТМ дестелерінің буферлену мүмкіндігі қарастырылуы керек. (VC) виртуалды арналары да, (VP) виртуалды жолдар да АТМ желісінде маршруттаудың аралас объектілер арасында виртуалды қосылу ретінде анықталады. Екі соңғы қолданушы арасындағы логикалық байланыс виртуалды байланыстың қатарынан тұрады, егер n коммутацияланған түйін коммутацияланған болса, виртуалды жол виртуалды арналардың байланыстырушысы болады. Виртуалды қосылу АТМ ұяшығының басында VPI/VCI (виртуалды жол идентификаторы/виртуалды арна идентификаторы) иерархиялық кілт арқылы жасырылғандықтан, коммутациялық сұлба VC толық коммутациясымен немесе тек VC коммутациясымен қолданыла алады.

Бірінші жағдай толық АТМ коммутаторына сай келеді, ал соңғы жағдай виртуалды жол – коммутацияның минималды объектісі болған кездегі кішірейтілген өңдеумен жеңілдетілген коммутациялық түйінге қатысты. Сондықтан VP/VC коммутаторы қайтадан VP коммутаторында тек VPI қайтадан тағайындалатынын ескере отырып, әр коммутацияланатын вертуалды ұяшыққа жаңа VPI/VCI тағайындайды.

 

9 Дәріс. IP-желісіндегі адрестелу

  

Дәрістің  мақсаты: студенттерді IP-желідегі адресация ұстанымдарымен таныстыру.

Интернеттің түбегейлі принципі болып оның көмегімен барлық біріккен физикалық желілердің теңдігі табылады: коммунакацияның кез келген жүйесі оның физикалық параметріне, таралатын мәліметтер дестесінің өлшеміне және географиялық масштабқа тәуелсіз Интернет компоненті ретінде қарастырылады. 9.1 суретте Интернет желісіне қосылған кез келген физикалық желіде бірдей шартты белгілер қолданылған.

 

 

9.1 сурет– TCP/IP хаттамалар стегінің төрт деңгейі

 

Әмбебап желі Интернет TCP/IP хаттамалар жанұясының негізінде құрылады және өзіне коммутацияның төрт деңгей хаттамасын қосады.

Желі интерфейсінің деңгейі компьютер қосылған Интернет желісі компонентінің нақты физикалық желісіне желілі қосылыстың қондырғысына жауап береді. Бұл деңгейде операциялық жүйедегі құрылғы драйвері мен компьютердің сай келетін желілі платасы жұмыс істейді.

Желілі деңгей TCP/IP стек хаттамалар негізі. Дәл  осы деңгейде желіаралық қосылыстың принципі іске асырылады, көбіне Интернет желісімен дестелер маршруттауы. IP хаттамасы – желіаралық қосылысты іске асыруға рұқсат беретін желі деңгейінің негізгі хаттамасы. Ол транспортты деңгейдегі TCP және UDP хаттамаларының екеуімен қолданылады. IP хаттамасы TCP/IP желісімен өтетін барлық ақпараттың нақты форматын көрсете отырып Интернет желісінде мәлімет таратудың базалық бірлігін IP дейтаграммасын анықтайды. IP дейгейіндегі бағдарламалық қамтамасыз ету физикалық желі қосылысы бойынша мәліметтер жолын таңдай отырып, маршруттау функциясын жасайды. Маршрутты анықтау үшін арнайы кесте қамтамасыз етіледі. Таңдау компьютер-адресат қосылған желі адрес негізінде жасалады. IP хаттамасы маршрутты әр мәлімет дестесіне жеткізуді керекті ретте сенімділігіне кепіл бермей анықтайды.  Ол таратыдың астында жататын физикалық деңгейге тікелей мәлімет көрсетуді береді және дестелердің жоғарғы эффектілі жеткізуді жүзеге асырады.

Желілі деңгейде IP хаттамасы желіде қосылу қондырғысынсыз жүйеден жүйеге дестелерді кепілді жеткізу қызметін жүзеге асырады. Бұл дестелерді жеткізуге барлық қажеттіліктер орындалатынын білдіреді, бірақ жеткізуге кепіл берілмейді. Дестелер жоғалуы, дырыс емес ретте берілуі, дубликациялануы және т.б. мүмкін. IP хаттамасы коммутацияның беріктігіне қамтамасыз етпейді. Мәліметтер өрісіне қате бақылауы жоқ, тек бастамасы үшін бақылау қосындысы. Мәлімет тарату сенімділігі келесі деңгейді жүзеге асырады, TCP және UDP екі негізгі хаттама дестелік машина-жіберуші мен машина-адресат арасында байланыс жасайтын транспорттық.

Қолданбалы деңгей – бұл төмен деңгейлі протоколдарда тірек ететін киент-сервер түріндегі қосымша. Қалған үш деңгейдегі протоколдардан айырмашылығы қолданбалы деңгейдегі хаттамалар нақты қосымшаның бөлшектерімен айналысады және желімен мәлімет тарату амалдарымен қызықпайды. TCP/IP қосымшасының негіздерінің арасында TELNET терминал эмуляция хаттамасы, FTP файл тарату хаттамасы, SMTP электр пошта хаттамасы, World Wide Web (WWW) жүйесінде қолданылатын SNMP желі басқару хаттамасы, HTTP гипертекст тарату хаттамасы және т.б.

Соңғы жүйелер арасында бірнеше он шақты маршрутизатор және әртүрлі көптеген аралық физикалық желі ретінде қабылдайды. Бұл Интернет технологиясы мен IP хаттамасының негізгі күші мен сипатын шарттайды.

IP-технологиясында қабылданған адресация тәсіл түйіндері аз мөлшерде миллион желілік интерфейсті (өзінің көпмиллионды қолданушыларын еске алайық) идентификациялауға мүмкіндік ететін берілген технологияның кең көлемдігіне әсер етеді. Бірақ TCP/IP технологиясында бұндай мүмкіншілікті қамтамасыз ету үшін арнайы механизмдер мен хаттамалардың бүкіл қатарын қосуға тура келді.

TCP/IP стекінде адрестардың үш түрі қолданылады:

–  жергілікті, немесе аппаратты, желі іші шегінде адрестеу түйіні үшін қолданатын адрестер;

–  желілік, немесе IP-адрестері, барлық құрама желі шегінде түйіндердің бірмәнді идентификациясы үшін қолданылады;

–  доменді аттар – қолданушылар жиі сүйенетін түйіннің символды идентификаторы.

Жалпы жағдайда желілі интерфейсте бір уақытта бір немесе бірнеше жергілікті адрестері және бір не бірнеше желілі адрестері болуда және де бір не бірнеше доменді аттар.

Сонымен, аппаратты (локалді) адрес желі іші шегінде түйінді идентификациялайды. Егер желі іші LAN – Ethernet, FDDI, Token Ring, базалық технологияларының бірін қолданса, онда осындай желі ішіне кез келген түйінге мәліметті жеткізу үшін MAC-адресті көрсету қажет. Осылай, бұл жағдайда аппаратты адрес болып MAC-адрес болады.

Соңғы түйін сол сияқты бірнеше IP-желіге кіре алады. Бұл жағдайда компьютерде желі байланыс саны бойынша бірнеше IP-адрестер болу керек. Солай, IP-адрес бөлек компьютерді не маршрутизаторды емес, бір желілі қосылысты сипаттайды.

IP-желілердегі символды аттар домендер деп аталады және иерархиялық сипат бойынша құрылады. IP-желілердегі толық символды атты құрайтындар нүктемен бөлінеді және келесі ретте есептелінеді: алдымен басты стансаның қарапайым аты, сосын түйін тобының аты (мысалы, ұйым атауы), одан кейін үлкенірек топтың аты (домен іші) солай ең жоғарғы деңгейдегі домен атына дейін (мысалы, географиялық принцип бойынша біріккен ұйымдар домендері: RU — Ресей, UK – Ұлыбритания, SU – АҚШ). Сондықтан доменді аттар DNS-аттар деп те аталады.

IP-адрестің жазба формасы. IP-адрес 4 байт (32 бит) ұзындығы бар және екі логикалық бөліктен тұрады – желі нөмірі  мен желідегі түйін нөмірі. IP-адрес көрсету формасының ең көп қолданатын формасы болып төрт сан түріндегі жазба табылады, ол өзімен ондық түрдегі әр байт мәні мен ажыратылған нүктелерді алып келеді: 126.10.2.30. бұл адрес екілік түрде көрсетіледі: 10000000 00001010 00000010 00011110.

Және де он алтылық түр: 80.0A.02.1D.

 IP-адрестер класы. IP-адрестің желі нөмірі мен түйін нөміріне дәстүрлі бөлу кестесі адрестің бірнеше бірінші бит мәнін анықтайтын класс түсінігіне негізделеді. Себебі 185.23.44.206 адрестің бірінші байты  128-191 диапазонына түседі, біз бұл адрес В класына жатады деп айта аламыз, яғни желі нөмірі болып алғашқы IP-адрестің, 185.23,0.0 екі нөлдік байтпен, ал түйін нөмірі 0.0.44.206 екі нөлдік байтпен толықтырылған екі кіші байтпен толықтырылған, екі байты саналады.

IP-адрестің класқа жататыны адрестің бірінші биттер мәнімен анықталады.

Егер адрес 0 дан басталса, онда бұл адрес желі нөміріне бір байт алып беретін, ал қалған үш байт желіде түйін нөмірі ретінде интерпретацияланатын А класына жатады. 1 (00000001) ден 126 (01111110) ге дейінгі диапазонда нөмірі бар желілер А класс желілері деп аталады. (0 нөмірі қолданылмайды, ал нөмір 127 астыда айтылатын арнайы мақсатқа қолданылады) А классты желі көп емес, ал олардағы түйін саны 2²⁴ дейін барады, яғни 16777216 түйін.

Егер адрестің алғашқы екі биті 10 ға тең болса, адрес В класына жатады. В класс адрестарында желі нөмірі мен түйін номеріне екі байттан алып беріледі. 128.0 (1000000000000000) дан 191.255 (1011111111111111)-ге дейінгі диапазонды нөмірі бар желілер В класс желілері деп аталады. Солай, В класс желілері А классынан көп, бірақ олардың өлшемдері азырақ, олардағы түйін сандарының максималды мәні 2¹⁶ (65536) болады.

 Егер адрестің алғашқы екі биті 110 ға тең болса, адрес С класына жатады. Бұл жағдайда желі нөміріне 24 бит алып беріледі, ал түйін нөміріне – 8 бит. С класының желісі көп таралған, бірақ түйін саны оларда 2⁸ (256) түйін мәнімен шектелген.

Тағы адрес класы D мен Е желілермен тікелей байланыспаған. Егер адрес 1110 тізбегінен басталса, онда ол D класс адресі болып табылады және өзімен топтық  адрес (multicast) ерекшелігімен белгіленеді. Топтық адрес жалпы жағдайда әр түрлі желіге қатыса алатын түйін (желілік интерфейс) тобын  идентифицирлейді. Топқа енетін интерфейс қарапайым жекешеленген IP-адреспен бірген тағы бір топтық адресті алады. Егер дестені жіберген кезде тағайындау адресі ретінде D класс адресі көрсетілсе, онда бұндай десте топқа кіретін барлық түйіндерге жеткізілуі қажет.

Егер адрес 11110 тізбегінен басталса, онда берілген адрес Е класына жататынын білдіреді. Бұл клас адрестері болашақ қолдану үшін резервтелген. 9.1 кестесінде желі номерлерінің диапазоны берілген және желінің әр класына сай келетін максималды түйін саны.

 

9.1 кесте– Әр кластағы адрестер сипаттамасы

 

Үлкен желілер А класс адрестерін алады, ортанғылары – В, ал үлкен еместер – С:

-        егер IP-адресінің барлық екілік разрядтары 1 ге тең болса, онда осындай тағайындалған адресімен десте өзінің шығарушысы отырған желілердегі барлық түйіндерге жіберілуі қажет. Бұндай жіберілу шектелген кеңболжауланған хабар (limited broadcast) деп аталады. Бұл жағдайдағы шектелгендік қандай шартта болмасын десте маршрутизатор шегінен шықпайды дегенде білдіреді;

-        егер түйін нөмірі өрісінде тек бірліктер тұрса, онда осындай адресі бар десте желі нөмірі берілген барлық түйін желілерімен жіберіледі. Мысалы, 192.190.21.255 адресі бар десте желінің барлық түйіндеріне 192.190.21.0 жеткізіледі. Бұндай жіберіліс кеңболжауланған хабар (broadcas) деп аталады.

Нөлдер тізбегінен тұратын арнайы адрестер тек жіберуші адрес ретінде қолданылуы мүмкін, ал бірліктер тізбегінен тұратын адрестер – тек қабылдаушы адресі ретінде.

  

10 Дәріс. IP-желісі арқылы дыбыстық дестелердің таралу тәсілдері

 

 

Дәрістің мақсаты: студенттерді сөздерді дестені тарату қағидаларымен таныстыру, IP- телефония желілерінің жіктелуін үйрету. H.323 ұсынысы бойынша IP- телефония желілерінің құрылу нұсқаларын қарастыру.

IP- телефония желілерінің жіктелуі.

IP-телефония желісі  құрылғылар, байланыс арналары және коммутация түйіндерінің жиынтығы болып табылады. IP-телефония желілері Интернет желілерінің құрылу қағидасындай құрылады. Бірақ Интернет желілерімен салыстырғанда IP- телефония желілеріне сөзді тарату сапасын қамтамасыз етуге айрықша талаптар қойылады. Коммутация түйіндеріндегі сөздік дестелердің кідіріс уақытын азайтудың бірден-бір жолы байланысқа қатысатын коммутация түйіндерінің санын азайту болып табылады. Сондықтан ірі транспорттық желілерді құру кезінде, біріншіден, желінің бөлек аймақтары арасындағы трафиктің транзитін қамтамасыз ететін магистраль ұйымдастырылады, ал  құрылғылар (шлюздер) жақын коммутация түйініне қосылады.

Маршрутты тиімді көрсетіліп отырған қызметтің сапасын жақсартады. Басқа операторларды желіге қосқанда олардың құрылғылары да жақындағы коммутация түйініне қосылады.

IP-телефонияның желі арасындағы байланыс үшін және басқа желі үшін Интернет желісі немесе таңдалған арналар қолданылады. IP- телефония желісі ішінде өзара байланыстыру тәсілі бойынша таңдалған, интеграцияланған және аралас деп бөліп қарастырамыз.

Таңдалған желі арасындағы байланыс таңдалған арналар бойынша іске асады және осы арналардың өткізгіштік қасиеті тек сөздік дестелерді тасымалдауға қолданылады. Көбінесе IP-телефония провайдері жеке инфрақұрылымын құрмайды, тек біріншілік желілердің провайдерлерінен арнаны жалға алады.

Таңдалған желінің басты артықшылығы - жоғары сапалы ақпаратты тасымалдау,  өйткені мұндай желілер тек ақпараттық трафикті тасымалдауға арналған. Көрсетіліп отырған қызметтердің кепілдемелік сапасын қамтамасыз етуде, IP хаттамаларынан басқа,  ATM және Frame Relay басқа да транспорттық хаттамалары қолданылады.

ITU H.323 ұсынысы бойынша желіні құру.

Тарихта ең бірінші стандартталған негіздегі IP- телефония желісін құруға арналған қадам Халықаралық Электрбайланыс Одағының Н.323 ұсынысы арқылы жасалды.  Н.323 хаттамасы негізіндегі желі телефондық желінің интеграциясына бағытталған және мәліметтерді тасымалдау желісінде қондырылған ISDN желісі ретінде қарастырыла алады.

Н.323 ұсынысы дестелік коммутациялы сөздік ақпаратты IP желісі арқылы тасымалдаудан ғана тұрмайтын, жеткілікті дәрежеде қиын болып келетін дестелер жиынтығын қарастырады. Оның мақсаты шектеусіз қызмет көрсету сапасымен ерекшеленетін желідегі мультимедиялы қосымша жұмыстарын қамтамасыз ету. Сөздік трафик  Н.323 қосымшасының ішіндегі бейнеақпараттық және мәліметтерден құралған тек бірі ғана.

Н.323 ұсынысындағы IP-телефония желісін құрудың нұсқасы IP желісін қалааралық және халықаралық байланыс қызметтерін көрсетуде қолдануды қалап отырған операторларға жақсы таңдау болып табылады.

10.1 суретінде Н.323 ұсынысы негізіндегі желі құрылымы көрсетілген. Желінің басты құрылғылары: терминал, шлюз, аймақ контроллері және конференцияларды басқаратын құрылғы.

10.1 сурет  – Н.323 желісінің архитектурасы

 

Н.323 терминалы осы уақыт масштабындағы Н.323 басқа терминалымен, шлюзбен немесе көп нүктелі конференцияны басқаратын құрылғымен араласа отырып, трафикті тасымалдап, қабылдайтын желідегі нүктелер болып табылады.

Осы функцияларды қамтамасыз етуде терминал мына элементтерден тұрады:

-аудио (микрофон, акустикалық жүйе, жаңғырықты басатын акустикалық жүйе) элементтері;

-бейне (монитор, бейнекамера) элементтері;

-жүйелік интерфейс элементтері;

-пайдаланушы интерфейсі.

IP  желісі арқылы дыбысты тарату технологиясы арналар коммутациялы классикалық желі орнына шлюз орнату конфигурациясын қарастырады. Шлюз ақпараттың сығылуын (дыбыстың), IP дестетерге жіктелуін және IP желіге бағытталуын қамтамасыз етеді. Қарама-қарсы жағынан шлюз кері функцияларды іске асырады: шақыру дестетерін қайта қалыптастыру мен қайта шифрлеу. Нәтижесінде қарапайым телефон аппараттары бұл шақыруларды еш қиындықсыз қабылдайды.

Ақпараттың осындай түрленуі бастапқы сөздік сигналды шамалы түрде де бұрмаламауы керек, ал тасымалдау режимі нақты уақыт масштабында абоненттер арасындағы ақпарат алмасуды сақтап отыруы тиіс.

Шлюздің атқаратын басты функциялары келесілер:

-телефон мен IP желі физикалық интерфейсті іске асыру;

-абоненттік сигнализацияның дабылдарын детекторлау және генерациялау;

-абоненттік сигнализацияны дестеге және кері түрлендіру;

-абоненттерді қосу;

-сигнализацияланған және сөздік дестелерді желі ішінде тасымалдау;

-байланысты үзу.

Аймақ контроллерінде IP – телефония желісінің барлық интеллекті орын алған.  Н.323 ұсынысымен құрылған желіде аймақтық архитектура бар. Аймақ контроллері  IP –телефония желісінің бір аймағын басқару функциясын атқарады, оларға мыналар жатады: бір аймақ контроллерінде тіркелген терминалдар, шлюздер, конференцияларды басқаратын құрылғылар. Н.323 желісінің бөлек аймақ фрагменттері территориялды түрде таралған және маршрутизатор арқылы бір-бірімен байланысқан болуы мүмкін.

Аймақ контроллерінің басты функциялары мыналар:

- және басқа құрылғыларды тіркеу;

-RAS дабылы көмегімен IP-телефония қызметіне жүйе пайдаланушыларының рұқсаттамасын басқару;

-шақырылған пайдаланушының alias адресін (абонент атымен шақырылған, телефон нөмірі, электрондық пошта адресі және т.б.) IP дестетері маршруттау желінің транспортты адресіне түрлендіру (IP адрес – TCP портының нөмірі);

- желінің өткізгіштік қасиетін алып қою, басқару, тексеру;

- Н.323 сигналды хабарларын терминалдар арасында қайта тарату.

ITU H.323 талаптарына жауап беретін IP-телефония желісінің біреуінде бір-бірімен RAS хаттамаларымен байланысқан бірнеше аймақ контроллері орналаса алады.

Конференцияларды басқару құрылғысы (MCU) үш немесе одан да көп қатысушылар арасындағы байланыстың ұйымдастыру мүмкіндігін қамтамасыз етеді. Н.323  ұсынысы конференцияның үш түрін қарастырады: орталықтандырылған (яғни конференцияның әр қатысушысы нүкте-нүкте режимінде бірігіп басқарылатын MCU), орталықтандырылмаған (конференцияның  әр қатысушысы нүкте тобының нүктесі режимінде бірігеді) және аралас. Конференцияларды басқару құрылғысы конференцияның міндетті контроллер элементінен (MC) тұрады және өзіне пайдаланушының ақпаратын (МР) өңдейтін бір немесе бірнеше жүйелі блоктарды қосады.  МС физикалық түрде аймақ контроллерімен, шлюзбен және конференцияны басқару құрылғысымен біріктірілуі мүмкін, ал кейінгісі аймақ контроллерімен және шлюзбен біріктіріледі

Н.323 желісінің тағы бір элементі – Н.323 прокси-сервері, яғни ортадағы сервер. Бұл сервер қолданбалы деңгейінде функцияланады және екі қосымша алмастырып отыратын ақпаратты дестетерді тексере алады. Прокси-сервер шақыру қай желімен (Н.323 немесе басқа) байланысқанын анықтай алады және керекті байланысты іске асырады.

Н.323 хаттамалар класы үш негізгі хаттамалардан тұрады: RAS айналдырғыштары бар шеткі құрылғылардың өзара, Н.225 байланысын басқару хаттамасы және  Н.245 логикалық арнаны басқару хаттамалары.

Халықаралық электрбайланыс одағы Н.225.0  ұсынысында Н.323 желісі бөлшектерінің арақатынасын анықтады: айналдырғышты құрылғы (терминалдардың, шлюздердің, конференцияны басқару құрылғыларының). Бұл хаттаманы RAS деп атады (Registration, Admission and Status).

IP-телефония желісінде байланысты орнату қағидалары.

Дәстүрлі телефонияда шақырушы керек абоненттің нөмірін тереді, ал телефон желісі оны шақыруды маршруттау үшін қолданады. Шақыруды басқару үрдістері үш фазаға бөлінеді: байланысты орнату, сөздік мәліметті тасымалдау және ажырату. Дабыл жүйесінің хабары осы фазаларды іске асырып, кейін аяқтайды, ал стандартты сигнал контроллері және жазылған дыбыстық хабарлар абонентке шақыру өтуінің түрі жайында ақпарат береді.

IP-телефония жүйесінде шақыруды басқару үрдістері (10.2 суретті қараңыз) дабыл хаттамаларымен орындалады.

10.2 сурет – IP-телефония желісінде шақыруларды басқару

 

IP-телефониядағы тағы бір маңызды мәселе – ол желіге рұқсаттаманы бақылау. Жалпы қолданыстағы телекоммуникация желісінде (ЖҚТЖ) абонент АТС-ке тұрақталған сол жердің шлейфі арқылы қосылады, сондықтан оның телефон аппаратын табу өте оңай. IP-телефония желісінде бәрі едәуір қиынырақ, өйткені рұқсаттаманың көптеген жолдары бар:

-ЖҚТЖ арқылы қарапайым телефонмен;

-жойылған рұқсаттама сервері арқылы модемдік байланыс арқылы;

- ЛВС және территориялы бөлінген аймақ арқылы.

Жалпы жағдайда шақырушы мен шақырылушы арасында байланысты орнату үшін IP-телефония шлюзіне керегі:

- құрылғыны тіркеу мүмкін болатын аймақ бақылаушысын табу;

-аймақ контроллерінде өз мнемоадресін тіркеу;

-талап етілген өткізгіш жолағын көрсету;

-байланысты орнатуға сұраныс жіберу;

-байланысты орнату;

- шақыру үрдісі кезінде байланыс параметрлерімен басқарып отыру;

- байланысты ажырату.

Байланысты орнату, қолдап отыру және ажырату алгоритмдері.

Жалпы жағдайда байланысты орнату, қолдап отыру және ажырату алгоритмдері Н.323 бойынша келесі фазалардан тұрады:

- А фазасы. Байланысты орнату;

- В фазасы. Жетекші құрылғыны анықтау және функционалды мүмкіншіліктері жайында ақпарат алмасу;

- С фазасы. Шақырушы және шақырылушы абонеттер арасында аудиовизуалды байланыс орнату;

- D фазасы. Өткішгіш жолағын өзгерту, құрылғының қазіргі жағдайын сұрау, конференция құру және қосымша қызметтерге бой ұсыну;

- Е фазасы. Байланысты аяқтау.

Аймақ контроллері қатысуымен базалық байланыс мынадай түрде іске асады: шақырушы құрылғы аймақ контроллері сигналды хабарды және өзінің сигналды арнасының көрсетілген транспорттық адресін маршруттау ACF хабарына жауап ретінде шақырушының alias адресіне ARQ хабарын жібереді. Кейін шақырушы құрылғы осы транспорттық адреске  Setup (қондыру) байланыс сұранысын жібереді. Аймақ контроллері Setup хабарын шақырылушы абонентке таратып, шақырушы құрылғыға Call Proceeding (сұраныстың өтуі), яғни алынған ақпарат түскен шақыруға қазмет көрсетуге жеткілікті екендігін білдіреді. Шақырылушы абонент Setup функциясына Call Proceeding хабарымен жауап береді. Егер құрылғы шақыруды қабылдау мүмкіндігіне ие болса, онда ол сұранысты ARQ желісінің ресурстерге рұқсаттамасына жібереді, оған аймақ контроллері ACF растамасымен немесе ARG желісінің ресурстеріне рұқсаттаманы жоққа шығаруымен жауап береді. Бірінші жағдайда шақырылушы құрылғы Alerting (дайындық қлпына келтіру) хабарын жібереді және аймақ контроллері оны шақырушы абонентке маршруттайды. Шақырушыға кіріс қоңырауы жөнінде акустикалық немесе визуалды сигнал жіберіледі, ал шақырушыға шақырылған пайдаланушы бос және оған сигналдың түскені жөнінде мәлімет беретін индикация шығады. Желі ресурстарына рұқсат болмаған жағдайда шақырушы құрылғы сигналды арнаны аймақ контроллеріне Release Complete (босату) хабарын жіберу арқылы жабады.

Шақырылушы қоңырауды қабылдағаннан кейін аймақ контроллеріне шақырушы құрылғының Н.245 басқарушы арнасының транспорттық адресінен Connect  хабары жіберіледі. Контроллер бұл адресті өзінің Н.245 арнаны басқарушы транспорттық адресімен ауыстырады және  шақырушы құрылғыға Connect хабарын қайта жібереді, кейін Н.245 басқарушы арна ашылады.

Сөйлесу сессиясының ашылуын тездету үшін басқарушы арна Н.245 арнаны басқарушы транспорттық адресінен немесе аймақ контроллерінен  Setup хабарын алғаннан кейін шақырушы құрылғы тарапынан немесе  Н.245 арнаны басқарушы  транспорттық адресінен немесе аймақ контроллерінен  Call Proceeding немесе Alerting хабарын алғаннан кейін шақырушы құрылғы тарапынан ашылуы мүмкін

Н.245 басқару арнасын ашқаннан кейін құрылғының функционалды мүмкіндіктері жөнінде ақпарат алмасу басталады. Біздің жағдайда бір шеткі құрылғыдан екіншіге жіберілетін барлық басқарылатын хабарлар аймақ контроллерлерімен маршрутталанады. Терминалдар қабылданатын ақпараттардың декодерлеуіне мүмкін болатын алгоритмдері көрсетілетін Terminal Capability Set (мүмкіншіліктер жиынтығының терминалы) хабарлармен алмасады. Terminal Capability Set хабары басқарылатын арнамен жіберілетін бірінші хабар екенін айта кетуіміз керек. Terminal Capability Set хабарын басқа құрылғыдан қабылдаған құрылғы оның жіберген Terminal Capability Set Ack хабарын алғанын нақтылайды.

Кейін конференцияларды ұйымдастыру кезінде екі құрылғы арасында, екеуі де активті конференция контроллері, немесе екібағытты логикалық арнаны бірдей уақытта ашуға тырысатын екі құрылғы арасында пайда болатын  керістерді шешуге керекті жетекші құрылғыны анықтау үрдістері ұйымдастырылады. Үрдіс барысында құрылғылар masterSlaveDetermination (негізгісін анықтау) хабарларымен алмасады.

Алынған хабарға (mSD) жауап ретінде екі құрылғы да жетекші және жетегіндегі құрылғыларды айқындап көрсететін mSDAck хабарын жібереді. mSD  хабарын жіберген және mSDAck  хабарын жауап ретінде алған құрылғы mSDAck  хабарын жібереді.

Функционалды мүмкіндіктер туралы ақпарат алмасқаннан кейін және жетекші, жетегіндегі құрылғылар анықталғаннан кейін бірбағытты логикалық арналардың ашылу үрдісі іске асырылуы мүмкін. Талапқа сәйкес Open LogicalChannel  (логикалық арна ашық) логикалық арнаны ашқанда құрылғы арнамен жіберілетін ақпарат түрін және кодтау алгоритмін көрсетеді.  Логикалық арна сөзді тасымалдауға арналған, сондықтан OpenLogicalChannel хабарында RTP дестесінің тасымалдауды бақылау өндірілетін RTCP арнасының транспорттық адресі көрсетілген media Control Channel параметрі қосылады. OpenLogicalChannel хабарына жауап ретінде құрылғы тасымалдаушыға RTP дестесін және RTCP  арнасының транспорттық адресі жіберуі керек транспорттық адресі көрсетілген OpenLogicalChannelAck мақұлдауын жіберуі керек.

Кейін сөйлесу сессиясы ашылады. Шақырушының құрылғысы RTP/UDP/IP дестесімен қапталған сөздік ақпаратты шақырушы құрылғысының RTP арнасының транспорттық адресіне жібереді, ал шақырылған абонент дестеленген сөздік ақпаратты шақырушы құрылғысының RTP арнасының транспорттық адресіне жібереді. RTCP арнасының көмегімен  RTP арнасы арқылы жіберілетін ақпарат тасымалы бақыланады.

Сөйлесу фазасы аяқталғаннан кейін байланысты жою фазасы басталады. Ажыратуды іске асыратын пайдаланушының құрылғысы сөздік ақпаратты тасымалдауды тоқтатып, логикалық арналарды жауып, Н.245 басқарушы арнасы арқылы пайдаланушының сөйлесуді тоқтататынын білдіретін end Session Command (сессияны аяқтату бұйрығы) хабарын жібереді. Кейін кезекті құрылғыдан Н.245 басқарушы арнасының жабылуына әкелетін  endSessionCommand хабары күтіледі. Егер сигналды арна әлі де ашық болса, Release Complete  хабары жіберіледі.

Аяқтауды іске асырушы пайдаланушыдан end Session Command бұйрығын алған пайдаланушы сөздік ақпаратты тасымалдауды тоқтатып, логикалық арналарды жауып, Н.245 басқарушы арнасы арқылы пайдаланушының сөйлесуді тоқтататынын білдіретін end Session Command (сессияны аяқтату бұйрығы) хабарын жіберуі керек. Егер сигналды арна әлі де ашық болса, Release Complete хабары жіберіледі және сигналды арна жабылады.

Осы әрекеттерден кейін шеткі құрылғы резервтегі босаған өткізу жолағын аймақ контроллеріне тапсырады. Осы мақсатпен байланыстағы әр қатысушы DRQ байланысынан шығуына RAS арнасы арқылы сұраныс жібереді, оған аймақ контроллері DCF мақұлдауымен жауап беруі керек, содан кейін арнада қызмет көрсету аяқталды деп саналады.

 

11 Дәріс. IP-телефония сценарийін іске асыру

 

Дәрістің мақсаты: IP-телефония сценарийін іске асыру нұсқаларын білімгерлермен талқылау.

IP-телефонияның үш негізгі сценарийі. IP-телефонияның көп қолданылатын сценарийлерін қарастырайық:

- "компьютер - компьютер";

- "компьютер - телефон";

- "телефон - телефон".

          "Компьютер - компьютер" сценарийі мультимедия құралдарымен жабдықталған және Интернет желісіне қосылған стандартты компьютерлер негізінде іске асырылады. "Компьютер - компьютер" сценарийлі моделдің құрамдас бөліктер 11.1. суретінде көрсетілген.

 

11.1 сурет – IP-телефонияның "компьютер - компьютер" сценарийі

 

Бұл сценарийде А абонентінің микрофонындағы аналогты сөздік сигналдар аналогты-цифрлық түрлендіргіш (АЦТ) арқылы цифрлық пішінге, негізінде 8000 санақ/с-не 8 бит/санақ, нәтижесінде 64 кбит/сек, түрленеді. Кейін цифрлық түрдегі сөздік мәліметтің санақтары кодерлеу құрылғысымен тасымалдауға керекті жолақ 4:1, 8:1 немесе 10:1 қатынасында сығылады. Шығыс мәліметтер сығылғаннан кейін хаттамалар бастамалары қосылатын дестелерге түрленеді, кейін дестелер Б абонентіне қызмет көрсететін IP- желі арқылы IP- телефония жүйесіне жіберіледі. Дестелер Б абонентінің жүйесі арқылы қабылданғанда, хаттамалар бастамасы жойылады, ал сығылған сөздік мәліметтер оларды бастапқы қалыпқа келтіретін құрылғыға келіп түсіп, сөздік мәліметтер цифрлы-аналогты түрлендіргіш (ЦАТ) арқылы қайта аналогты түрге келіп, Б абонентінің телефонына келіп түседі.

IP- желісі глобалды Интернет желісін немесе мәліметтерді тасымалдайтын ұжымдық желіні білдіреді. Бір-бірімен телефондық сөйлесу жүргізу үшін А және Б абоненттері Интернет желісіне қосылған болуы керек немесе IP хаттамасы басқа желіге қосылған болуы керек. Абоненттер арасындағы байланыс ұйымдастығының алгоритмін қарастырайық.

- А абоненті Н.323 хаттамасын қолдайтын өзінің IP-телефония қосымшасын іске қосады;

- Б абоненті  Н.323 хаттамасын қолдайтын өзінің IP-телефония қосымшасын алдын-ала іске қосқан;

- А абоненті домендер аты жүйесі (DNS) элементіндегі Б абонентінің домендік атын біледі, ол атты өзінің IP-телефония қосымшасындағы "кімге қоңырау шалу" бөліміне енгізеді және Return батырмасын басады;

- IP-телефония қосымшасы Б абонентінің домендік атын IP адресіне түрлендіру үшін DNS серверіне (берілген мысалда А абонентінің компьютерінде іске асырылған) бой ұсынады;

- DNS сервері Б абонентінің IP адресін қайтарады;

- А абонентінің IP-телефониясының қосымшасы Б абонентінің IP адресін алады және оған Н.225 Setup хабарын жібереді;

- Н.225 Setup хабарын аларда Б абонентінің қосымшасы кіріс қоңырау жөнінде сигнал береді;

- Б абоненті қоңырауды қабылдайды және IP-телефония қосымшасы оған Н.225 Connect хабарын жібереді;

- А абонентінің IP-телефониясы қосымшасы Б абонентінің қосымшасымен Н.245 ұсынысына сәйкес өзара байланысқа түседі;

- Н.245 хаттамаларымен өзара әрекет аяқталғаннан кейін және логикалық арналар ашылғаннан кейін А және Б абоненті бір-бірімен IP желісі арқылы сөйлесе алады.

"Телефон - компьютер" сценарийі техникалық қолдаудың анықтамалық-ақпараттық тектегі қызметтерінде қолданысқа ие. Осы сценарийдің IP-телефониядағы екі модификациясын қарастырайық:

- компьютерден (IP желісін пайдаланушы) телефонға  ( ЖҚТЖ), әсіресе, IP желісінің пайдаланушыларына телефон қызметтерін ұсынуына байланысты, сонымен қатар, анықтамалы-ақпараттық қызметтерге және Зияткерлік желі қызметтеріне байланысты;

- ЖҚТЖ абонентінен Е.164 реттеу және IP адресация негізінде шақырушы жақты анықтауы бар IP желісінің пайдаланушысына.

"Компьютер - телефон" сценарийін бірінші рет модификациялағанда, IP желісі мен арна коммутациясы желісінің пайдаланушысы арасында байланыс орнатылады.

Байланысты орнату IP желісінің пайдаланушысын анықтайды. Шлюз ЖҚТЖ және IP желілерінің арасындағы өзара қатынасты орнату үшін бөлек құрылғыда немесе ЖҚТЖ немесе IP желісінің құрылғыларына интегралдауды іске асыруы мүмкін.

IP-телефониясы жүйесінің жеңілдетілген архитектурасының "телефон - компьютер" сценарийі бойынша келтірілген мысалын қарастырайық. Бастапқы фазадағы дестелік телефония немесе қарапайым телефон қызметін қолдана отырып, анықтамалық-ақпараттық қызметті шақыру үшін, А абоненті IP-телефонияның жақын жатқан шлюзді шақырады. Шлюзден А абонентіне бағытталған шақырудың нөмірін мен аутентификация және егер бұл қоңырау шақырушы абонент тарапынан төленетін болса, келесі төлем түсуі үшін жеке идентификациялық нөмірін (PIN) теру сұралады. Шақырылып жатқан нөмірге негіздей отырып, шлюз осы қызметке лайық қол жетімді жолды анықтайды. Сонымен қатар, шлюз кодерлеу және сөзді дестелеу функцияларын іске қосады, қызметпен байланыс орнатады, қоңырауды болдыру үрдісінің мониторингін жүргізеді және шығушы жақтан сигналдау және басқару хаттамасы арқылы осы үрдіс жағдайы туралы ақпарат қабылдайды. Ажырату үрдісі кез келген жақтан сигналдау хаттамасы арқылы қарама-қарсы жаққа жіберіледі және орнатылған байланыстарды аяқтауына және келесі қоңырауды болдыру үшін шлюз ресурсын босатуға  шақырады.

Келесі "телефон - телефон" сценарийі IP-телефонияның басқа сценарийлерінен ерекшеленеді, өйткені оның қызметі қарапайым ЖҚТЖ абоненттеріне қалааралық және халықаралық телефондық байланыстарының альтернативті мүмкіншіліктерін ұсыну. IP-телефонияның заманауи технологиясы бұл режимде IP-рұқсаттамасы арқылы виртуалды телефондық сызығын ұсынады. IP-телефонияның осы сценарийі бойынша шақыруы мынандай болып келеді. IP-телефония қызметін жеткізуші өз шлюзін коммутациялық түйінге немесе ЖҚТЖ стансаға қосады, ал Интернет желісі немесе таңдалған арна арқылы басқа қалада немесе басқа мемлекетте орналасқан аналогты шлюзбен байланысады.

IP-телефония қызметін жеткізушілер  "телефон - телефон" қызметтерін IP желісінің кірісі мен шығысындағы IP-телефония шлюздерін орнатудың қызметтерін ұсынады. Абоненттер жеткізуші шлюзіне арнайы ену нөмірін теріп, ЖҚТЖ арқылы қосылады. Абонент жеке идентификациялау нөмірін (PIN) немесе шақырушы абоненттің номерін анықтаушы қызметтерін қолдану арқылы шлюзге енуге рұқсат алады. Осыдан кейін шлюз шақырушы абоненттің телефон нөмірін теруді сұрайды, оны талдайды және қай шлюздің керекті телефонға жақсы ене алатынын анықтайды. Кіріс және шығыс шлюздердің арасында байланыс орнағаннан кейін, келесі байланыс орнатужергілікті желісі арқылы шығыс шлюзбен орындалады. IP желісі арқылы байланысты ұйымдастыру үшін А абоненті өзінің IP-телефония қызметтерін жеткізуші шлюзінің телефон нөмірін тереді.  А абонентіне станса жауабы ретінде екінші сигналы жіберіледі және шақырушы абоненттің телефон нөмірін теруі керек. Кейін шақырылушы Б абоненті тарапынан байланыс орнатылады.

Сөзді және мәліметтерді тарату қызметтерін байланыстыру тиімділігі  IP-телефонияның "компьютер - компьютер" және "компьютер - телефон" сценарийін қолдану стимулы болып табылады.

  

Мазмұны 

Кіріспе                                                                                                              3

1 Дәріс. Дестелер коммутациясы технолологияларының қағидалары. Ашық жүйелердің өзара әрекеттестігінің үлгісі                                                   4

2 Дәріс. Жергілікті-есептік желілер стандарттары                                      8

3 Дәріс. Жергілікті желілердің стандарттары. Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI технологиялары                                                        12

4 Дәріс. D-LinK локалды желісінің коммутаторлары                               15

5 Дәріс. VLAN виртуалды жергілікті желі                                                 19

6 Дәріс. Негізгі ағаштың (STP) хаттамасы                                                 23

7 Дәріс. Порттардың топтасуы мен жоғары жылдамдықты желі магистралдарын жасау технологиясы                                                                   27

8 Дәріс. X.25, FR, АТМ шартарапты желі технологиясы                         31

9 Дәріс. IP-желісіндегі адрестелу                                                                35

10 Дәріс. IP-желісі арқылы дыбыстық дестелерді таралу тәсілдері        39

11 Дәріс.  IP-телефония сценарийін іске асыру                                         45

Әдебиеттер тізімі                                                                                           49

  

Әдебиеттер тізімі

 

1.    Гольдштейн А.Б., Гольдштейн Б.С. Технология и протоколы MPLS. -М.:Санк-Петербург»,- 2005.

2.    Гольдштейн Б.С., Пинчук А.В., Суховицкий А.Л. IP – телефония. -М.: «Радио и связь», 2001.

3.    Шринивас Вегешна. Качествао обслуживания в сетях IP.- М.: Санк-Петербург, Киев., 2003 г.

4.    Шелухин О.И., Лукьянцев Н.Ф. Цифровая обработка и передача речи.-М.: «Радио и связь», 2000. 

  

Жиынтық жоспары, реті 323