ДЕСТЕЛІК КОММУТАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫ

Коммерциялық емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Автоматты электрбайланыс кафедрасы

 

 

ДЕСТЕЛІК КОММУТАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫ

 

5В071900 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының
барлық оқу бөлімінің студенттеріне арналған
дәрістер жинағы, 2-бөлім

 

Алматы 2013

 

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Чежимбаева К.С., Калиева С.А. Дестелік коммутация технологиялары: 5В071900 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының студенттеріне арналған дәрістер жинағы. - Алматы: АЭжБУ, 2013. -  50 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. - 22 , кесте - 3 , әдеб. көрсеткіші - 7 атау.

 

Пікір беруші: Башкиров М.В.

 

«Алматы энергетика және байланыс университетінің» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2013 ж. баспа жоспары бойынша басылады.

 

© «Алматы энергетика және байланыс университетінің» КЕАҚ, 2013 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 міндеттері:

–  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 жұмыстарын орындау және теорияны жалпылай білуді тереңдету  мақсатында өзіндік жұмыстарды өткізу ұйғарылады.

 

1 дәріс. IP-желісі бойынша мәтіндік ақпаратты таратудың сапасы

 

Дәріс мақсаты: IP-телефон желісінің сапасына әсер ететін факторларды оқып үйрену.

IP-телефон - ақпаратты таратудың барлық процестерінің нақты уақытта орындалуын қажет ететін және заманауи кодтау мен ақпарат тарату әдістерімен қамтамасыз етілетін сигнал тарату динамикасы үлкен маңызға ие ақпарат тарату облыстарының бірі, нәтижесінде дәстүрлі телефондық желілермен салыстырғанда арналардың өткізу қабілеті жоғарылайды.

IP-телефонның сапасына әсер ететін факторлар жақсы зерттелген. Оларды екі категорияға жіктеуге болады:

1)    IP-телефонның сапасын сипаттайтындар:

-   максимальды өткізу қабілеті – тарататын ақпараттардың максимальды көлемі;

-   кідіріс – желі арқылы дестені тарату үшін қажет уақыт аралығы;

-   джиттер – тізбектелген екі десте арасындағы кідіріс;

-   пакет шығыны – желі арқылы тарату кезіндегі жоғалған дестелер немесе ақпараттар.

2) Шлюз сапасын сипаттайтындар:

-   өткізу жиіліктерінің қажетті жолағы;

-   кідіріс – DSP сигналды процессорына мәтіндік сигналды кодалау немесе қайта кодалау үшін қажет уақыт;

-   джиттер буферінің көлемі барлық дестелер қабылданғанынша ақпарат дестелерін сақтау үшін,  кейін мәтіндік ақпараттың бір бөлігін қажетті реттілікте жіберуге, соның нәтижесінде джиттерді минимумдеуге болады;

-   пакеттер шығынының мүмкіндігі – IP-телефон жабдықтарында қысу және/немесе тарату кезіндегі дестелердің шығыны;

-   жаңғырықты басу функциясының болуы ол мәтінді желі бойынша таратқан кезде пайда болады.

IP желілерінде таратуды басқару хаттамасы (TCP) растауды қолдану және тарату тізбегін орнатудың нәтижесінде пайда болатын дестелердің  реттілігінің бұзылу мәселесін шешуге көмектеседі, алайда дауысты тарату үшін TCP емес, қолданушының дейтаграммасының хаттамасы (UDP) қолданылады. VoIP технологиясында UDP хаттамасын қолданудың себебі – таратқыш құрылғы дестелерді жіберудің алдында қабылдағыш құрылғының растауын қажет етпейді. VoIP мәліметтері ғаламторда аудио- немесе бейнемәлімет таратылуы кезінде қолданылатын әдіспен таратылады. Дауыстық дестелердің аздаған көлемінің жоғалуына жол беріледі және ол кодтау/декодтау механизм көмегімен, сонымен қатар әртүрлі мәтінді интерполярлау әдістерінің көмегімен алмастырылуы мүмкін.

Кідіру және оны азайту үшін жасалатын шаралар. ITU-T мекемесі дауысты желі арқылы тарату кезіндегі кідірулерге байланысты мәселелерді зерттеумен айналысты. Нәтижесінде бір бағытта дауысты тарату кезінде кідіру 150 миллисекундтан аспауы керек деп ұсынған ITU-T G.114 стандарты жасалған.

Сонымен қоса, ол стандарт, егер айтушы мен тыңдаушы кідірістің бар екенін түсініп, оған бой ұсынса, 150 бен 400 миллисекунд арасындағы кідірісті жарамды деп қарастыруға ұсынады. Кідіріс 400 миллисекунд және одан көп болған жағдайда байқалады. Салыстыру үшін жер серігі арқылы тілдесуді келтіруге болады, жер серіктік байланыс арқылы барлық бағытта тарату кезінде кідіріс шамамен 170 миллисекундты құрайды. Сонымен қатар стандарт дауысты тарату кезіндегі кідіріс 400 миллисекундтан асса, оны жарамсыз деп есептеу керек деп белгілейді.

IP-желі арқылы тарату кезінде жалпы мақсаттағы телефон желісіне қарағанда үлкенірек кідірістер болуы мүмкін, сонымен қоса олар кездейсоқ түрде өзгереді. Кідіріс (немесе кешігу уақыты) мәтіндік сигналдың айтушыдан тыңдаушыға дейінгі аралықты өту уақыты ретінде анықталады.

Осы уақыт аралығының сандық сипаттамаларына не және қалай әсер ететіндігін көрсетейік:

-   жинау кідірісі: бұл кідірістің себебі – мәтіндік кодерда орындалатын мәтіндік санау кадрларын жинақтау қажеттігі. Кідіріс көлемі мәтіндік кодер типімен анықталады және аздаған көлемнен (0,125 мкс) бірлік миллисекундқа дейін өзгереді;

-   өңдеу кідірісі: кодтау мен кодталған санауларды пакетті желі арқылы тарату үшін пакеттерге жинақтау процесстері кейбір кідірістердің туындауына себеп болады. Кодтау немесе өңдеу кідірісі процессордың жұмыс істеу жылдамдығы мен қолданылатын өңдеу алгоритмінің типіне тәуелді.

IP-желі арқылы мәтінді тарату кезіндегі кідіріс көздері 1-суретте көрсетілген.

 

 

1 сурет - IP-желі арқылы мәтінді тарату кезіндегі кідіріс көздері

 

Желілік кідіріс: кідірістің себебі – мәтіндік мәліметтерді тарату кезінде қолданылатын физикалық орта мен хаттамалар және қабылдағыш соңында дестелер джиттерлерін жоюда қолданылатын буферлер.

Десте комутациясы бар желілердегі кідірістер тек нақты уақыттағы мәтіндік трафиктерді таратудың сапасына ғана әсер етпейтінін айта кетен жөн. Бұл кідірістер әлдебір жағдайларда Е1/Т1 типтес сандық күре жолындағы телефондық сигнал беру жабдығының дұрыс жұмыс істеуіне бөгет болуы мүмкін.

IP-телефон желісінің кодектері. Келесідей типтегі кодектер ең көп таралған. Кодектердің негізгі сипаттамалары 1.1-кестеде көрсетілген. G.711-мәтіндік сигналдардың сандық кодектерінің арасында алғашқылардың бірі, ол ең аз қажеттілікке ие. Яғни кез келген VoIP құрылғысы осы кодтау типін қолдау керек.

 

1 к е с т е – Кодектердің негізгі сипаттамалары

Кодек

Компрессия әдісі

Кодтау жылдамдығы

Орындау қиындығы

Сапасы

Кідіріс

G.726

ADPCM

32/24/16 кбит/с

Төмен

(8 MIPS)

Жақсы

(32К),

жаман

(16 К)

Өте төмен (0,125 мс)

G.729

CS-ACELP

8 кбит/с

Жоғары

(30 MIPS)

Жақсы

Төмен

(10 мс)

G.729A

CA-ACELP

8 кбит/с

Орташа

 (20 MIPS)

Орташа

Төмен

(10 мс)

G.723.1

MP-MLQ

6.4/5.3 кбит/с

Орташа

 (16 MIPS)

Жақсы (6,4), орташа (5,3)

Жоғары  (37 мс)

G.728

LD-CELP

16 кбит/с

Өте жоғары

(40 MIPS)

Жақсы

Өте төмен

(3-5 мс)

 

G.723.1 кодегі екі тарату жылдамдығын қамтиды: 6,3 кбит/с және 5,3 кбит/с. Жұмыс істеу режимі динамикалық түрде кадрдан кадрға ауысуы мүмкін. Бұл кодектер үшін MOS (Mean Opinion Score) бағалауы 6.3 кбит/с  режимінде 3,9 және  5.3 кбит/с режимінде 3,7 құрайды.

G.726 кодегі, 4,3 (32 кбит/с) деңгейіндегі MOS бағалауына кепілдік бере отырып, 40, 32, 24 немесе 16 кбит/с жылдамдықтағы сандық ағынмен қамтамасыз етеді. Алайда IP-телефон желісінің қосымшаларында бұл кодек көп қолданылмайды, себебі ол ақпарат жоғалуында қажетті тұрақтылықты қамтамасыз етпейді.

G.728 кодегі арнайы телефондық арналарды нығыздайтын құрылғылар үшін жасалған, сонымен қатар эхокомпенсаторларды қолдану қажеттілігін жою үшін кідірістің аз көлемін (5 мс аз) қамтамасыз ету керек болды.

G.729 кодегі Frame Relay желілерімен мәтінді тарататын қосымша құрылғыларды өте кең қолданылады. Кодек ұзақтығы 10 мс құрайтын кадрды қолданады және оның тарату жылдамдығы 8 кбит/с құрайды. Алайда кодер үшін ұзақтығы 5 мс болатын алдын ала сигнал анализі қажет.

Заманауи IP-телефон желісінің аппараттары әртүрлі, стандартты да, стандартты емес те кодектерді пайдаланады. Бәсекелес болып GSM (13,5 кбит/с) және G сериялы МСЭ-Т кодектер табылады, ал оларды қолдану IP-желідегі байланыс үшін Н.323 стандартымен қарастырылған.

Қабылданатын ақпараттың сапасын бағалау. Әртүрлі кодерлер стандарттары үшін MOS мәндері 3.3 кестеде берілген.

 

2 к е с т е  – Кодтаудың әр түрлі тәсілдерін субъективті бағалау

Кодек

Тарату жылдамдығы, кбит/с

MOS

Кадр өлшемі, мс

G.711 РСМ

64

4,3

0,125

G.726

Multi-rate ADPCM

16-40

2-4,3

0,125

G.723 MP-MLQ ACELP

5.3; 6.3

3,7; 3,8

30

G.728 LD-CELP

16

4,1

0,625

G.729 CS-ACELP

8

4,0

10

G.729A CA-ACELP

8

3,4

10

GSM RPE-LPC

13

3,9

30

 

Ғаламтор арналарында ІР-телефон желісі үшін маңызды параметрлер болып келесілер табылады:

- нақты өткізу қабілеті, ол нақты уақытта виртуалды әлемдегі «жіңішке орынмен» анықталады;

- трафик, ол да уақыттық функция болып табылады;

- уақытша дестелердің кідірісі, ол трафикпен, маршрутизатор санымен, нақты уақытта виртуалды арнаны жасайтын тарату арналарының  нақты физикалық қасиеттерімен, мәтіндік кодектер мен басқа да шлюз құрылғыларында пайда болатын сигналдарды өңдеу кезіндегі кідірістермен анықталады;

- дестелердің жоғалуы, олардың себебі – өткізу жолағының төмендігі соның әсерінен кезектердің пайда болуы;

- әртүрлі жолмен келген дестелердің ретінің ауысуынан.

 

2 дәріс. Кезектерге қызмет көрсету

 

Дәріс мақсаты: кезекке қызмет көрсету тәсілдері мен алгоритмдерін оқып үйрену.

Кезектерге қызмет көрсету алгоритмдері әртүрлі кластағы QoS трафиктеріне әртүрлі деңгейлерді беруге мүмкіндік береді. Әдетте, әрқайсысы белгілі бір артықшылығы бар дестелермен айналысатын бірнеше кезектер қолданылады.

Басымдылығы жоғары трафик минимальды кідіріспен өңделуі қажет, сонымен қоса өткізу жолағын толығымен алмайтындай етіп, және  қалған түрлі трафиктер өз басымдылықтарына сәйкес өңделуі қажет.

Кезектерге қызмет көрсету келесідей алгоритмдерден тұрады:

-   кезекті ұйымдастыру;

-   кезектерді өңдеу.

Кезектерді ұйымдастыру алгоритмдері.

Кезектерді ұйымдастырудың негізгі екі алгоритмі бар: Tail Drop және Random Early Detection.

Tail Drop алгоритмі – кезек соңының қималары. Кезектің максимальды көлемі беріледі (дестелермен немесе байтпен). Кезек толы кезде, қайта келіп түскен дестелердің ешқайсысы онда сыймайды, сондықтан алынып тасталады. Кезектің мұндай басқарылуы байланысудың параметрлерін қайта синхрондауға әкеліп соғады. Синхрондаудан кейін ТСР растау терезесінің көлемі рұқсат ететіндей дестелер санын жібереді. Мұндай жүктеменің күрт артуы қайтадан кезек соңын қиюға әкеледі, ал ол қайта синхрондау қажеттілігіне әкеліп соғады.

Бөгелістерді болдырмау үшін, маршруттағыштарда үлкен көлемді кезектер жиі ұйымдастырылады. Өкінішке орай, кезек көлемін үлкейту өткізу қабілетіне оң әсер көрсеткенімен, үлкен кезектер кідіріс уақытының өсуіне әкелуі мүмкін, ал ол ТСР-қосылуының тұрақсыз жұмыс істеуін туғызады.

Random Early Detection RED алгоритмі ТСР-қосылуларының арасындағы арнаны неғұрлым «әділетті» түрде бөлуге мүмкіндік береді. Ол жүктемені кейбір дестелердің, кезек толықтай толтырылып және ТСР сияқты хаттамалардың тарату жылдамдығын азайтып, қайта синхрондаудың алдын алған уақытқа дейін кездейсоқ жойылуының көмегімен басқаруға мүмкіндік береді.

Сонымен қоса, дестелердің таңдамалы «жоғалуы» ТСР-ға мәлімет таратудың қажетті жылдамдығын табуға және кезек көлемі мен кідіріс уақытын орынды деңгейде ұстап тұруға көмектеседі. Нақты қосылу дестенің «жоғалу» мүмкіндігі дестелер санына емес, осы қосылу қолданатын өткізу қабілетіне тура пропорционал, яғни үлкен дестелер кішкентай дестелерге қарағанда көбірек жойылады, ал ол өткізу жолағын әділетті түрде бөлуді береді.

RED-пен жұмыс істеу кезінде пайдаланушыға үш параметр мәндерін анықтап алу қажет: минимум (min), максимум (max) және асып түсу (burst).

Минимум – бұл байтпен өлшенетін кезектің минимальды өлшемі, бұдан жоғары таңдамалы дестелер жоғалуы басталады.

Максимум – бұл «жұмсақ» максимум, алгоритм кезек өлшемін осы шектен төмен ұстап тұруға тырысады.

Асып түсу – орнатылған максимальды шектің үстінен кезекке қабылданатын дестелердің максимум саны.

Қайта синхрондауды болдырмау үшін кезектің максимальды өлшемін минимальды өлшемнен кем дегенде екі есе көп қылып алу керек. Кішкентай кезек өлшемінің шегіне ие баяу желілерде максимальды  шекті минимальды шектен төрт  немесе кей кезде одан да көп есе көп қылып алған жөн.

Асып кету шегі RED-тың ең жоғарғы жүктемелердегі жұмыс істеуі үшін жауап береді. Сонымен қатар, кезектің шекті мәнін (limit)  және дестенің орташа өлшемін анықтау керек болады. Кезек шекті өлшеміне жеткен кезде, RED «кезек соңының қималары» алгоритміне ауысады.

Кезектердің кішкентай көлемінде RED әдісі басқа әдістерге қарағанда ең әсерлі болып табылады. Сонымен қоса, ол «жарылғыш» сипатқа ие трафикке төзімдірек болып келеді.

Кезектерді өңдеу алгоритмі. FІFO стратегиясы.

Кезектерді өңдеу алгоритмі Firstin-FirstOut (FlFO) ең жеңіл болып табылады, оны кейде First Come First Served деп атайды. Дестелерге қабылданған кезекте, еш арнайы өңдеусіз қызмет көрсетіледі.

Мұндай сұлба шығатын арна үлкен өткізу жолағына ие болған жағдайда жарамды болып саналады. FIFO алгоритмі кезектерге қызмет көрсетудің, былайша айтқанда, тең құқықсыз сұлбаларына жатады, себебі оны қолдану кезінде бір ағындар басқа ағындардан үстем болып, өткізу жолағының үлкен бөлігін заңсыз алып кетуі мүмкін. Осыған орай, әр ағынға жеке буферлердің берілуін және әртүрлі кезектердің арасында өткізу жолағын біркелкі бөлінуін қарастыратын тең құқылы қызмет көрсету сұлбалары қолданылады.

Басымдылығы бар кезек (Priority Queuing) – бірнеше FIFO кезектері (Tail Drop, RED және т.б. алгоритмдер пайдаланылуы мүмкін) бар кезектер жүйесін құратын алгоритм.

Кезектерді басым ұйымдастыру кезінде (PQ) маңызды трафик қолданылатын әр пунктінде ең тез өңдеуге түседі. Бұл әдіс маңызды трафиктің қатаң басымдығын тағайындап, желілік хаттамаларға сәйкес басымдық деңгейінің икемді тапсырмасын қамтамасыз ете алады. Кезектерді басым ұйымдастыру кезінде әр десте иемденген басымдық негізінде төрт кезектің біріне салынады – жоғары, орташа және төмен күту басымдығымен.

Әртүрлі бірнеше басымдылықты әр түрлі ағындарға бөлу десте көзі мен адресі, көліктік хаттама, порт нөмірі сияқты бірнеше белгілер бойынша жүргізіледі.

Басымдылықтар тізіміне кіргізетін механизммен жіктеуге ұшырамаған дестелер қалыпты тізімге енеді. Тарату кезінде бұл алгоритм басымдылығы төменірек тізімдерге қарағанда басымдылығы жоғары тізімдерге преференциалды режим береді.

Class-Based Queuing (CBQ).

Кластық тәртіптер трафиктің әртүрлі түрлерін әрқалай өңдеу керек кезде кең қолданылады. Кластық тәртіптің мысалы ретінде CBQ келтіруге болады.

Трафик кластық тәртіпке өңдеуге берілген кезде, ол кластардың біріне жатқызылуы (классификациялану) керек. Дестенің кластардың біріне жатқызылуы сүзгі арқылы жүзеге асады.

Тәртіпке қосылған сүзгілер классификациялау нәтижесін (десте класын) қайтарады, содан кейін десте тиісті класқа сәйкес келетін кезекке жіберіледі.

Кластардың әрқайсысы өз кезегінде кіші кластардан тұруы және нақтырақ классификациялау үшін өз сүзгілер жиынтығына ие болуы мүмкін. кері жағдайда дестеге клас кезегінің тәртібімен қызмет көрсетіледі.

Сонымен қоса, көп жағдайда кластық тәртіптер дестелерді реттеу және олардың тарату жылдамдығын басқару мақсатында трафик шейпингін орындайды. Бұл жылдамдығы жоғары интерфейстен (мысалы, Еthernet) жылдамдығы төменірек интерфейске (мысалы, модем) трафикті қайта бағыттау кезінде міндетті түрде қажет.

Ол әртүрлі қосымшаларға бірігіп бір желіні қолдануға мүмкіндік береді және сол уақытта олардың әрқайсысы өткізу жолағына немесе кідіріске деген өзіндік минимальды қажеттіліктерін көрсетеді.

Өлшенген кезектер.

ІР желіде өткізу жолағын сақтау үшін WFQ (Weighted Fair Queuing) әдісі қолданылуы мүмкін. WFQ әдісі трафиктің әр ті үшін белгілі бір өткізу жолағының бөлігін бөлуге мүмкіндік береді. Оператор әкімшілікті басқару жүйесі арқылы кезектер санын белгілеуі мүмкін. Егер кезектің бірі өзіне бөлінген өткізу жолағын толығымен қолданбаған жағдайда, онда бос өткізу жолағының сақталған бөлігі келесі кезектегі ақпаратты жіберу үшін қолданылуы мүмкін.

WFQ әділетті (өлшенген) кезектер стратегиясы әрекеттілігі төмен интерфейстер үшін қолданылады. WFQ параметрлер ретінде (IP-хаттама үшін) IP-адрестері мен жіберуші мен қабылдаушының порттарын, сонымен қатар IР-тақырыптан кейін ToS (Type of Service) қолдана отырып, трафикті бірнеше ағынға бөледі. ToS шамасы өткізу ағынының белгіленген бөлігінің жіктеу үшін қызмет етеді. Ағындардың әрқайсысы үшін өзінің кезегі құралады. Кезектердің максималь саны 256 болуы мүмкін. Кезектерге әткеншектік қағидаға (roundrobin) сәйкес қызмет көрсетіледі.

Жоғарырақ басымдылыққа жолағы кішірек ағындар ие, мысалы, Telnet. Кезектердің әрқайсысы 64 дестеге тең көлемге ие (бірақ 4096-дан аз да мәндерге жол беріледі).

Желілерде сегіз түрлі басымдылықтар бар. Ескеретін жайт, туннельдеу немесе шифрлау жағдайында WFQ қолданылмайды. Салмағы аз ағын деңгейі жоғары ағынмен салыстырғанда қызмет көрсетілудің жоғарырақ деңгейіне ие болады. ToS биттері қолданылған кезде WFQ осы код мәніне сәйкес дестелерге басым қызмет көрсетуді жүзеге асырады.

(CBWFQ) кластарына негізделген  әділетті кезектер.

WFQ технологиясының әрі қарайғы дамуы болып қолданушымен берілетін ағын кластарының құрылуы табылады. CBWFQ алгоритмі шамадан артық жүкті басқару механизмі болып табылады.

Класты сипаттайтын параметрлер WFQ жағдайындағыдай болады (бірақ ToS орнына басымдылық қолданылады). WFQ-мен салыстырғанда мұнда кең ауқымда ағындар арасындағы өткізу жолақтарын таратуға болады.

Класты белгілеуде ACL (Access Control List) немесе кірістегі интерфейс нөмірі пайдаланылуы мүмкін. Әр класқа сәйкесінше кезек қойылады. RSVP-ға қарағанда бұл алгоритм жолаққа тек шамадан артық жүк түскен жағдайда ғана кепілдік бере алады. Барлығы 64 класс анықталуы мүмкін. Үлестірілмеген жолақ ағындармен олардың басымдылығына сәйкес қолданылуы мүмкін.

Аз кідірісті кезектер (LLQ).

Кей жағдайда, мысалы, VoIP жағдайында, кең өткізу жолағын емес, кіші кідірісті қамтамасыз ету маңыздырақ болып табылады.

Мұндай тапсырма үшін LLQ (Low Latancy Queuing) алгоритмі жасалған, ол CBWFQ  түрленуі болып табылады. Бұл алгоритмде ең жоғарғыдан басқа барлық басымдылық алгоритмдері басымдылығы жоғары кезек босағанша күтулері тиіс.

Жоғары басымдылықты ағында кідіріс шашырауы тек басым кадр келгенге дейін басталған басымдылығы төмен дестенің аяқталуын күтумен ғана байланысты болуы мүмкін. Мұндай шашырау кадр ұзындықтарының аралығымен анықталады.

 

3 дәріс. H.323 сигнал беру жүйесі

 

Дәріс мақсаты: Н.323 базадағы IP-желілердің сигнал беру жүйесін оқып-үйрену.

IP-телефон технологиясын IP хаттамасы базасындағы десте коммутациясы бар кез келген желіні нақты уақытта халықаралық, қалааралық және аймақтық телефондық әңгімелер мен факс жіберуді ұйымдастыру мен ендіруші деп түсінуге болады. Дестелік коммутациядағы IP-желілер арқылы заманауи цифрлық сигналды процессорлар және тұрақты өсіп отыратын ақпараттарды жіберуші жылдамдықтар сөздік ақпаратты нақты уақытта жіберуге мүмкіндік береді. VoIP тұжырымдамасын іске асыру үшін мынандай бірқатар операцияларды жасау керек: сөз бен бейнені қысу, жаңғырық-компенсация, сигнал беру жүйесі, тактылық сигналды синхрондау және т.б. Осы аталған технологияларды жүзеге асыру үшін халықаралық стандарттау ұйымы (МСЭ-Т ) H.323 базалық стандартын анықтады.

H.323-тың ұсынысы: қызмет көрсетуге кепілдік бермейтін мультимедиялық байланыс жүйелерін дестелік коммутациясы бар желілер арқылы спецификациялайды. Ол өткізу жолағын тиімді пайдалану үшін, арналар коммутациясы бар желілерге қарағанда ақпаратты ығыстырудың түрлі алгоритмдерін қолдануды қарастырады.

H.323 архитектурасы терминалды, шлюзді (gateway), контроллерлік аймақты (gatekeeper) және көпнүктелік конференциялық байланыс блогын тұспалдайды. Контроллерлік аймақ (GK) опциялау үшін қолданылады, ал шлюз (GW) сыртқы желілермен байланыс орнату үшін қажет (мысалы, TDM).

H.323. архитектурасының негізгі құраушы элементтері.

IP-терминал дауысты, бейнені және ақпаратты нақты уақытта  басқа IP-терминалмен екі жақты жіберуде соңғы пайдаланушы құрылғысын ұсынады. IP-терминал IP-шлюзбен, аймақтық IP-контроллермен немесе MCU-мен тікелей байланыс орната алады.

IP-телефон IP-терминалдың бір түрі ретінде қарастырылады. VoIP желісіне минимальды талап болып MСЭ-Т G.711 қолдау стандарты табылады. Ол 56 немесе 64 кбит/с жіберу жылдамдығында, 3,1 кГц жиілік жолағында сөйлеу сигналының жоғары сапасын  және логарифмдік импульсті-кодты модуляция арқасында сөйлеу сигналының аналогты-цифрлық қайта құрылуын анықтайды.

Сөйлеуді ығыстырудың екі әдісі қолданылады: А-заң және μ-заң. Біріншісі басты түрде Еуропада, ал екіншісі Солтүстік Америкада қолданылады.

Сөйлеуді ығыстыру 12-биттік таңдаулар 8-биттік болып берілуі үшін керек. Маңызды сөйлеуді кодтау хаттамалары: МСЭ-Т G.723, G.726, G.729AB. Сөйлеу кодектары TDM трафигін IP трафигіне дестелеуді (пакетизация) іске асырады. Дестенің пайдалы бөлігінің ұзақтығы 10 мс, 20 мс, 30 мс-ті құрайды. Телефондық әңгімелер кезінде жаңғырықтарды басу үшін шақырылушы жақтан сөйлеу кодектеріне жаңғырық-компенсаторы қосылады (EC). Негізгі H.323 стандарты сөйлеу кодектерінен басқа IP-терминалының қолдауымен бейне кодектерін де қосады.

IP-шлюз IP-терминалмен де және басқа да негізгі H.323 стандартын қолдамайтын терминалмен де байланыс орнатады. IP-шлюздің негізгі міндеті IP-терминалдар арасында берілетін түрлі фрмадағы мәліметтерді қайта құру болып табылады. Мұнымен қоса G МСЭ-Т (G.711, G.728, G.729) серия хаттамасымен келісімде атқарылатын түрлі сөйлеу сигналдарын қайта құрады. IP-шлюздер арасында байланыс орнай алады. Сонымен қоса, IP-шлюз арқылы ортақ қолданысы бар ISDN телефондық желісімен де байланыс орнатылады. IP аймақтық контроллер телефондық нөмірлерді IP-адреске түрлендіру, IP-терминалдар және IP-шлюздерді түпнұсқаландыру үшін қолданылады. Сонымен қатар IP-терминалдарға жергілікті желідегі белгіленген өткізу жолағының енін өзгерте отырып, терім командасы арқасында мәліметтер ағынын өткізу жолағын басқаруға мүмкіндік береді.

MCU немесе көпнүктелік конференциялық-байланыс блогы – бұл негізгі H.323-мен анықталатын үлгілі модельдегі соңғы құраушы элемент. Ол екі немесе үш терминалдар мен шлюздер арасындағы конференциялық-байланыс орнатады. H.323 аймағы өзіне бір аймақтық IP контроллермен (gatekeeper) басқарылатын терминалдар, шлюздер және MCU-ді қосады. Кем дегенде аймақ бір терминал және шлюз немесе MCU-ді қосуы керек.

Әр аймақ тек бір аймақтық IP контроллерден тұруы керек. IP-аймақ желілік топологиядан  тәуелсіз – олар маршрутизаторлар немесе соған ұқсас құралдар арқасында байланысқан бірнеше желілік сегменттерден тұрады.

T.12x стандарттар тобы мультимедиялық конферениялық-байланыс ортасында мәліметтер таратуға арналған. Оның мақсаты – нақты уақыттағы мәліметтер файлын көпнүктелік мультимедиялық конференцияларда жіберу. RTP – нақты уақыттағы дестелік желілер арқылы ақпараттар ағынын жіберуші хаттама. Аудио немесе бейне ақпараттары бар дестелер RTP дестелеріне қапталуы керек және жіберушіден қабылдаушы жаққа UDP хаттамасын қолдану арқылы жіберілуі керек. Соңғысы UDP дестесін IP хаттамасына береді. Бірақ өкінішке орай ол дестенің жеткізілуіне кепілдік берілмейді. Себебі бұл жерде әңгіме бағдарланған байланыс орнату қызметі жайлы емес. Нақты уақыттағы RTP хаттамасы негізінде сапалы медиа ағынның (аудио, бейне) берілуі үшін RTCP хаттамасы ойлап табылды. RTP хаттамасы сияқты UDP хаттамасы арқылы RTCP дестесі де жіберуші мен қабылдаушы жақтар арасында беріледі. Конференциялық-байланыс қатысушылары периодты түрде RTCP дестесімен алмасады. Десте ішіндегісі мәліметтердің сапалы берілуін және берілудің талдауын қадағалайтын кері ақпаратты қадағалау үшін қолданылады.

 

 

2 сурет

 

Қадағалау стандарттарының тобы: H.225 стандарты екіге бөлінеді: H.225 - RAS және H.225 - Q.931.

H.225 - RAS стандартында сигнал беру жүйесінің бөлігі суреттейді. Оның міндетіне: мәлімет беру желісіне тіркелу, белгілі бір жұмыс режимінде сызық енін және қалпын өзгертуге құқықты келтіру кіреді. Бұл жердегі қалпы дегеніміз - IP контроллерлік аймақтың қолжетімділігі және IP-терминалдың анықталған бас тартуы. RAS сигнал беру жүйесінің көмегі арқасында IP-терминал мен басқарушы сервер арасында хабарламамен алмасу жүзеге асады. Ол анықталған сұрақ немесе жауаптардан тұратын хабарламалар қатарынан тұрады.

H.225 - Q.931 стандарты - Q.931 стандарт тұжырымдамасына негізделген H.225 түрленген нұсқасы. Бұл негізгі сигнал беру жүйесі. Ол бірігу және үзілу кірісін қадағалайтын екі шеткі нүкте арасында байланысты орнатушы болып табылады.

H.245 стандарты H.225 стандартымен ұқсас және IP-терминал сұрақтармен келісілген: өткізу жолағы, өткізу қабілеттілігі, қабылдаудағы және жібердегі кодтау режимі,  бейнеақпараттар, сөйлеу немесе мәліметтерді беретін арналардың жабылуы мен орнықтырылуы. Хабарламамен алмасу байланыс басталғандағы шеткі нүктелер арасында немесе арнайы бақылаушы арналар арқасында сол байланыстың кірісінде орнауы мүмкін. H.225 - Q.931 сигналдық арналар мен H.245 бақылаушы арналар TCP хаттамасын, ал RAS сигналдық арнасы UDP хаттамасын қолданады. Хаттамалар  екінүктелік және көпнүктелік байланыста қолданылады, H.245 стандартына сәйкес жұмыс істейді. H.323 құрауыштары және сигнал беру жүйесі. H.225 RAS (Registration, Admission and Status). Шеткі нүкте мен аймақ бақылаушысы келесі функцияларды атқарады:

- тіркеу, өтуге құқықты тексеру, өткізу жолағын қадағалау, жағдай, босату;

- сигналды арна (RAS) барлық басқа арналар алдында орнайды.

H.225 сигнал беру жүйесінің орнығуы және қайта шақырылуы:

- сигнал беру жүйесі ISDN Q.931 кепілдемесіне сай;

- шеткі нүктелер арасындағы байланысты орнатушы H.323.

ITU-Т Н.245 ұсынысында ақпараттарды жеткізу арнасын басқару үшін бірқатар тәуелсіз рәсімдер (процедура) анықталған:

- бастаушы және басты құрылғылардың анықталуы;

- функционалды мүмкіндіктер жайлы мәліметтермен алмасу;

- бір бағыттағы логикалық арналардың ашылуы мен жабылуы;

- екі бағыттағы логикалық арналардың ашылуы мен жабылуы;

- логикалық арналардың жабылуы (Close Logical Channel Signalling);

- кері бағытта жіберушіден қабылдаушыға ақпараттарды жіберудегі анықталған кешігулер.

Абоненттер арасындағы логикалық байланыстар. Бұл хаттамалар бір-бірімен қалай байланысатынын түсіну үшін ДК (ПК) жағдайын жергілікті желінің терминалы  және алшақтатылған телефонға қоңырау шалушы ретінде қарастырайық. Бастапқыда компьютерге 1718 порты арқылы UDP-дестесін кең түрде тарататын бақылаушы табу керек. Бақылаушы жауабынан ДК оның IP-адресін біледі. Бұл үшін ол  UDP-дестесімен RAS хабарламасын жібереді. Компьютер тіркелуден кейін жіберу мүмкіндігін резервтеу үшін  бақылаушыға жүгінеді. Тек осы бөлінген ресурс арқасында байланысты орнатуға болады. Жіберу мүмкіндігін қайтадан резервтеу бақылаушыға байланыс санын шектеуге мүмкіндік береді. Енді ДК телефондық қоңырау шалу үшін бақылаушымен TCP байланыс орнатады. Сондықтан TCP хаттамасы керек. Бір жағынан телефондық жүйеде телефон аппаратына өзінің бар екендігі туралы хабарлайтын ешқандай RAS жоқ, сондықтан Н.323 құрап шығушылар UDP және TCP-ді қолданған.

 

4 дәріс. SIP хаттамасының жалпы жұмыс істеу қағидасы

 

Дәріс мақсаты: IP желілердің SIP хаттама базасында құрылу қағидасын оқып-үйрену.

SIP (Session Initiation Protocol) – сессия орнығуының хаттамасы. Бұл хаттама телефондық байланыстарды ғаламтор арқылы құруды, бейнеконференция мен басқа да мультимедиялық технологиялық жүйелерді дәріптейді.

SIP-тің Н.323 хаттамалар жиынтығынан ерекшелігі – бұл түрлі ғаламтор-қосымшаларымен қарым-қатынасқа түсе алатын біріккен модуль. SIP хаттамасының негізгі міндеттері:

- қолданушының адресін анықтау;

- қолданушының байланысқа қосылу дайындығын тексеру;

- байланыс көрсеткіштерін тексеру (медиа-көрсеткіштер);

- қолданушы жаққа қоңырау жіберу және көрсеткіштерді орнату;

- байланыс көрсеткіштерін өзгерту, байланыстың үзілуі, ұсыныстар активизациясы.

SIP барлық байланысқа жауап бермейді, тек мультимедиа-байланысқа арналған архитектура құраушысы болып табылады. Қолданушылар арасында байланыс орнату үшін бірнеше түрлі хаттамаларды қолдану керек:

Сигналдық хаттамалар - SIP, SDP үзіліс пен өзгерту байланысын орнату үшін. Media Transport Protocols – қорап түріндегі аудио/бейне/мәліметтердің (RTP, UDP, TCP, SCTP) берілуі. SIP хаттамасы IP-модельдің қолданбалы деңгейіне жатады. Осының арқасында жіберу үшін мынадай хаттамалар қолдануға болады TCP, UDP немесе SCTP. Сервер – жүйеге сұрақтарды қабылдауға, орындауға және жауаптарды қабылдауға арналған қолданбалы бағдарлама.

Серверлер түрі:

а) SIP Proxy Server:

- сигнал жібереді – колданушы және сервер ретінде жұмыс атқарады;

- транзакция қағидасын қолданады;

- қосылулар жайлы мәліметтер сақтамайды;

- маршруттауды орындайды (routing) – кімге хабарламаны жіберу керектігін анықтайды (UA / proxy / redirect);

- бағдарламалық маршруттаумен қамтамасыз етеді;

- хабарламаны бөлуді қамтамасыз етеді (Forking).

б) SIP Redirect Server:

- шақыруларды басқа серверлерге немесе сол сервердің өзіне жібереді.

в) SIP Registrar:

- қолданушылар жағынан тіркеу сұранысын қабылдайды;

- қолданушылар ақпараттарын сақтайды;

- жалпы мақсаттағы телефон желісі үшін аймақ бақылаушысының функциясын орындайды.

Қолданушы агенті (UA) – 2 бөліктен тұратын қолданбалы бағдарлама:

- қолданушы агенттің клиенті (UAC) – SIP-сұранымды іске асыратын қолданбалы бағдарлама;

- қолданушы агенттің сервері (UAS) - SIP-сұранымды қабылдағаннан кейінгі қолданушымен сұхбаттасатын қолданбалы бағдарлама.

SIP http хаттамасына ұқсайды. Іске асу үшін хабарламамен алмасу қағидасы қолданылады сұрау-жауап (Request – Response). ACK сұранысынан басқа сұраныстардың бәріне жауап қайтарылады.

SIP Request – кез келген операцияның орындалуынан кейінгі сервер жаққа сұранысы.

SIP Response – сұранған операцияның дұрыс орындалғаны жайлы сервердің жауабы (method). Транзакция – SIP хабарламалардың бірізділігі, бір жауап, бір сұраныстан тұрады.

 

 

3 сурет  – SIP архитектурасы

 

Байланысты орнату үшін бірнеше бірізді транзакция керек.

а) Сұраныстар. Қосталатын сұраныстар (‘Allow‘ хабарламалар көрсеткіштері SIP):

- INVITE және re-INVITE      RFC3261;

- ACK                             RFC3261;

- CANCEL            RFC3261;

- BYE                             RFC3261;

- INFO                  RFC2976;

- PRACK              RFC3262;

- UPDATE            RFC3262 (CS6111/CS6112-Yes; LS5092-No);

- REGISTER                  RFC3261.

Қосталмайтын сұраныстар:

- OPTIONS,                   RFC3261;

- NOTIFY, SUBSCRIBE, REFER.

б) Жауаптар.

Қосталатын жауаптар:

- алдын ала жауаптар 1хх;

- оңтайландырылған нақты жауаптар 2хх;

- 4xx INVITE тобының терістелген нақты жауаптары;

- 5xx INVITE тобының терістелген нақты жауаптары;

- 6xx INVITE тобының терістелген нақты жауаптары.

Қосталмайтын жауаптар:

- 3xx тобының нақты жауаптары;

- алдын ала дайын болғанның өзінде кез келген топтың ішінен 100 түрлі жауапты анықтауға болады. Мысалы, 200 жауап "бәрі орнында" мағынасында (O.K.).

SIP адресі. Шақырушы қолданушы байланысты орнату үшін SIP-адресін қолданады. Адрес жаһанды болып табылады және URL форматы қолданылады. Адрес "host" есімін, қолданушы есімін (user name), портты, басқа да түрлі көрсеткіштерді өзіне енгізеді:

- sip:nekdo@iskratel.si;

- sips:voicemail@iskratel.si?subject=callme;

- sip:recepcija@hotel.xy;geo.position:=48.54_-123.84_120.

SIP хаттамасының жұмыс істеу сұлбасы. SIP хаттамасы екіжақты, көпжақты, кең таралымды байланыс орната алады. Сеанс уақытында аудио, бейне немесе басқа мәліметтер беріле алады. SIP басқарумен, орнатумен және байланысты үзумен жұмыс жасайды. Мәліметтерді жіберуде басқа да хаттамалар қолданылады, мысалы, RTP/RTCP.

SIP-та телефон нөмірлері URL түрінде sip сұлбасымен беріледі. Мысалы, sip:ilse@cs.university.edu сізді Use атты қолданушымен байланыстырады, хост DNS-есіммен анықталады cs.university.edu. SIP URL IPv4, IPv6 форматтарының адрестерін немесе нақты телефон нөмірлерін өз құрамына енгізе алады.

Skype компаниясын Никлас Ценнштр мен Янус Фриис 2003 жылы қалады. Skype бағдарламасы P2P технологиясына негізделген және мыналарды қамтамасыз етеді:

- ғаламтор арқылы компьютерлер арасында тегін дыбыстық байланысты;

- қарапайым телефон желілерінің байланысы үшін тегін қызметтер;

-  бейне конференциялар, хабарламалар мен файлдармен алмасу.

Skype –VoIP-қа негізделген  тегін  бағдарламалық жабдықталу.

Басқа IP-телефон бағдарламаларына қарағанда, Skype-та жіберу үшін P2P архитектурасын қолданады. Skype қолданушылар каталогі компьютер қолданушыларының Skype желісіне жіктелген. Бұл ешқандай орталықтандырылған қымбат ақпараттық құрылымды серверлерсіз үлкен ауқымда таратылуына мүмкіндік береді.  Skype-пен жұмыс істеу кезінде P2P-желісі тұрақты түрде айына 1 Гбит трафикке жетуі мүмкін. VoIP-хаттамасы жабық, тек түпнұсқалы Skype-та қолданылады.

 

 

%D0%90%D1%80%D1%85%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0_%D1%81%D0%B5%D1%82%D0%B8_Skype

 

4 сурет - Skype желісінің архитектурасы

 

Skype желісінің архитектурасы

- Skype авторизациялау сервері;

- қарапайым түйіндер;

- супер-түйін;

- Skype супер-түйіні.

Skype-тың кемшілігі болып сәйкес емес ашық стандарттары бар басымдылығы жоғары хаттаманы қолдану болып табылады. Яғни бұл хаттамаға негізделген қызмет тек Skype компаниясына ғана табыс әкеледі.

 

5 дәріс. MGCP  шлюз басқару хаттамасы

 

Дәріс мақсаты: шлюзді басқару хаттамаларын оқу.

IETF комитетінің MEGACO жұмыс тобы бертiнде шлюз басқару хаттамасы - (MGCP ) Media Gateway Control Protocol-ды жетілдірді. Оның алдында ұқсас SGCP (Simple Gateway Control Protocol) аталатын хаттаманы Telecordia (Bellcore бұрынғы компания) компаниясы жетілдірген болатын. Level 3 фирмасы IP, -IDCP (IP Device Control Protocol) дестелерін маршруттау технологиясын iске асыратын жабдықты басқару хаттамасын ұсынды. Олардың екеуi де соңынан MGCP хаттамаға топтастырылды. Шлюздерді басқару хаттамасын әзiрлеу кезінде MEGACO жұмыс тобы декомпозиция қағидасына сүйенді, ол қағида бойынша шлюз жеке функционалды блоктарға бөлінеді (5 сурет):

-   көлiк шлюзi – Мedia Gateway, ол жалпыға ортақ телефон желісінен келіп түсетін мәтіндік ақпаратты, ІР дестелерін маршруттау желілермен таратуға жарамды түрге айналдыратын функцияларды: ақпараттарды кодтау және RTP/UDP/IP дестелерге қаптау, сонымен бiрге кері түрленуді орындайды.

-   басқару құрылғысы – Call Agent, ол шлюзді басқару функцияларын орындайды;

-   сигналдық шлюзі - Signaling Gateway, ол жалпыға ортақ телефон желісінен келіп түсетін сигналдар ақпаратты шлюзді басқарушы құрылғыға жеткізуді және ақпараттың кері бағытта орын ауыстыруын қамтамасыз етеді.

 

 

5 сурет  - MGCP хаттамасына негiзделетiн желiнiң архитектурасы

 

Осылайша, функционалды үлестірілген шлюздің, функциялары өз кезегінде бірнеше компьютерлік платформалар арасында үлестірілудің мүмкін зердесі функция басқару құрылғысында орналасады. Сигнал беруші құрылғының шлюзі STP – ОКС7 ортақ арна бойымен сигналдық жүйесiнiң өтпелi тармағы – функцияларын орындайды. Көлiк шлюздерi тек мәтіндік ақпаратты түрлендіру функциясын ғана орындайды. Бiр басқару құрылғысы бiр мезгiлде бiрнеше шлюздерге қызмет көрсетедi. Желiде бiрнеше басқару құрылғылары болуы мүмкін. Бұл құрылғылар өзара синхрондаған және келісілген түрде қосылуға қатысатын шлюздерді басқарады. MEGACO жұмыс тобы басқару құрылғыларының жұмыс синхрондауының хаттамасын анықтамайды, дегенмен MGCP хаттамасының мүмкiндiктерiн зерттеуге арналған жұмыста, осы мақсатта Н323, SIP немесе ISUP/IP хаттамаларын пайдаланады.

 

 

6 сурет  – Басқару құрылғыларының жұмысын синхрондау

 

MGCP хаттамасының хабарламаларын тасымалдауды UDP кепілденбеген жеткізу хаттамасы қамтамасыз етеді. Одан басқа, IETF комитетінің SIGTRAN жұмыс тобы қазіргі уақытта басқару құрылғысы мен сигналдық шлюзінің өзара әсерлесу механизмін құрастыруда. Соңғысы жалпы мақсаттағы телефон желісінен келіп түсетін ОКС сигналдық жүйесінің МТР ішкі жүйесінің сигналдық бірліктерін қабылдап жоғарғы қолданушылық деңгейдің сигналды хабарламаларын басқару құрылғысына жіберуі қажет. SIGTRAN жұмыс тобының негiзгi назары IP-желілер арқылы сигналды ақпаратты таратудың неғұрлым тиімді механизмін жасауға бөлiнген. Бұл мақсатта TCP хаттамасын пайдаланудан бас тартуға негіз болған, жоғарыда айтылып өткен бірнеше себеп бар екенін айтып өткен жөн. SIGTRAN жұмыс тобы оның орнына (SCTP ) Stream Control Transport Protocol хаттамасын пайдалануды ұсынады, ол ТСР-мен салыстырғанда біршама артықшылықтарға ие. Бұл артықшылықтардың негiзгiсi сигналдық ақпаратты жеткiзу уақытының, демек қызмет ету сапасының ең маңызды параметрлерiнiң бiрi – қосылуды анықтау уақытының елеулi төмендеуі болып табылады.

Егер үлестірілген шлюз жалпы мақсаттағы телефон желісіне белгіленген сигналды арналар арқылы қосылса, онда сигналдық ақпарат қолданушылық ақпаратпен бірге алдымен көлiк шлюзiне келіп түседі, ал кейін басқару құрылғысына сигналдық шлюзінің көмегінсіз жіберіледі.

MGCP хаттамасына қойылатын негiзгi талаптардың бірі – бұл хаттаманы жүзеге асыратын құралғылар басқару құрылғысы мен көліктік шлюз арасындағы транзакцияның тізбегі туралы ақпаратты сақтаусыз режимде жұмыс істеуі қажет. Дегенмен мұндай, қосылу жағдайының тізбегіне, ол туралы ақпарат басқару құрылғысында орналасқан тәсілдемені тарату қажет емес.

Айта кететін болсақ MGCP хаттамасы функционалдық блоктарда шлюзді тарататын, арасында ақпарат алмасуды ұйымдастыратын  iшкi хаттама. MGCP хаттамасы (жетекшi/жетектеулi) master/slave қағиданы пайдаланады, ал көлiк шлюзi - басқару құрылғынан келетін команданы  орындаушы құрылғы  және де шлюз басқару құрылғысының басқарушысы болып келеді.

Бұл тәсiлдiң негiзгi кемшiлiгі – стандарттардың  шалалығы. Әртүрлі фирма өндірілушілер өңдеген шлюздардың функционалды блоктары іс жүзінде бір-біріне сәйкес келмейді. Шлюздердің басқару құрылғысының функциясы дәл анықталмаған. Басқару құрылғысына сигналдық шлюздегі (Signalling Gateway ) сигналдық ақпаратты тасымалдау және кері бағытта басқару стандартталмаған.

 

 

7 сурет  - MGCP хаттамасы негізінде желі терминалдарын басқару

 

MGCP хаттамаға негiзделетiн желiде терминалдармен басқару.

Құрылғылар арасындағы стандартталған өзара әрекет ету хаттамаларының жоқтығында кемшiлiктерге жатқызуға болады. Одан басқа, MGCP хаттама, шлюз басқару хаттамасы бола тұра, (IP-телефон желісін) қолданушыларды терминалдық жабдықтың қатысуымен қосындыларды басқару үшiн арналмаған. Бұл терминалдарды  басқаруы үшiн хаттама MGCP база салынған желiлерде дарбазашы немесе SIP сервері болуы керек (7 сурет).

Шлюздердің жiктеуi. MEGACO жұмыс ұжымымен транспорттық шлюздердің (Media Gateways ) жіктелуін ұсынады:

- Trunking Gateway – жалпыға ортақ телефон желісі мен IP телефон желiсi аралығында SSN-7 сигналдауды қолдана отырып шлюз арқылы қосылады;

- Voice over ATM Gateway – цифрлық күре жолдардың көп болуы арқылы телефондық желі мен АТМ желісі арасындағы шлюз;

- Residential Gateway – IP желіге аналогтық, кабельдік модем, xDSL желісін және сымсыз қол жеткiзудiң кең жолақты құрылғылары қосатын шлюз;

- Access Gateway – IP желісіне аналогтық немесе сандық интерфейс арқылы кішігірім мекемелік АТС-ті қосуға арналған шлюз;

- Business Gateway – IP дестесін маршруттау кезінде мекемелiк АТС-ке қосатын  сандық интерфейсі бар шлюз, мысалы DSS1 сигналдық жүйесі;

- Network Access Server - мәлiметтерлердi беру үшiн IP-желінің қол жеткiзу серверi;

- Circuit switch немесе packet switch - сыртқы құрылғыдан басқару үшiн интерфейс пен коммутациялық құрылғысы.

MGCP хаттамасын қолдану арқылы қызмет көрсетуді шақыру үрдісін сипаттау үшін MEGACO жұмыс тобы Connection model байланысты ұйымдастыру моделін өңдеді; Модельдің базасы екi негiзгi көрiнiстi құрамдас бөлiктердi болып көрiнедi: (Endpoints ) порт және (Connections ) қосу.

Endpoints - ақпараттың көзі және қабылдағышы болып табылатын жабықтардың порты. Екi түрлердi порттар болады: физикалық және виртуалды. Физикалық порттар - бiр телефондық  қосылысты қолдайтын  аналогты интерфейс немесе бір телефондық қосылысты және біріктірілген арнаны Е1 күре жолы. Виртуалды порттың мысалы  интерактивті дауыстық сервердегі дауыстық ақпарат көзі.

Connection – екі порт арасында бір-бірімен бірігуін және қосылуын білдіреді. Мұндай байланыс бір порттың екінші соңына қосылғаннан кейін орнайды. Бұл байланыс маршруттау дестесі бар немесе бір шлюздің ішіндегі порттарды байланыстырады.

 

6 дәріс. Маршруттаудың хаттамалары

 

Дәріс мақсаты: ішкі маршруттау хаттамаларын оқып үйрену.

Маршруттау (ағылшынша «routing») – бұл байланыс желiлерiндегi ақпараттың жүру маршрутын анықтайтын процесс.

Көбiнесе оның маршруттау кестелерiнде тағайындалған желiнің дестелеріндегі бірнеше жазбалары болады. Сол кезде маршруттағыш өлшемдердің көрсетуіне қарайды. Ол ең кiшi өлшемі бар маршрутты таңдайды. Өлшем әр желілік интерфейс үшiн тағайындалады.

Маршруттардың кестесіне өзгерістердің енгізілуіне байланысты, маршруттау статикалық және динамикалық деп бөлінеді. Белгілі бір желідегі  көптеген маршруттағыштардың маршруттау  кестелерінің келісу ережелерін сипаттайтын арнайы хаттамалар болады. Олар маршруттаудың хаттамалары деп аталады.

Маршрут ақпаратының айырбасының хаттамалары (маршруттау хаттамалары) алгоритмдердің келесi түрлерін жүзеге асырады:

-   арақашықты - векторлық алгоритм  (Distance Vector Algorithms, DVA);

-   байланыстардың күйінің алгоритмі (Link State Algorithms, LSA).

Арақашықты-векторлық түріндегі алгоритмдер. Арақашықты-векторлық түрiндегi алгоритмдердің әр маршруттағышы мерзiмдi және кеңінен  бір  желі бойынша өзінен барлық белгiлi желілеріне дейін қашықтық векторын таратады. Қашықтық ретінде, әдетте тиісті желіге түскенше дестелер арқылы бұрын өтуi керек, аралық маршуттағыштың көрсеткіш саны түсіндіріледі.

Арақашықты-векторлық алгоритмдер шағын желiлерде ғана жақсы жұмыс iстейді. Арақашықты-векторлық алгоритмге негiзделген кең таралған хаттама - RIP хаттамасы (Routing information protocol) болып табылады.

Байланыстардың күйінің алгоритмдері желiнiң байланыстарының дәл кескінінің құрылысы үшiн жеткiлiктi әр маршруттағышты ақпаратпен қамтамасыз етедi. Барлық маршруттағыштар бірдей кескіндердің негізінде  жұмыс iстейдi, бұл маршруттау процесін конфигурацияның өзгерістеріне тұрақты етеді. Кеңiнен тарататын тарату мұнда байланыстардың күй өзгерiстерiнде ғана пайдаланылады.

Өзінің порттарына қосылған байланыс желілерінің қандай жағдайда екенін түсіну үшін, маршруттағыш мерзімді түрде қысқа дестелермен өзінің жақын көршілерімен алмасып отырады. Бұл трафикта кеңiнен тарататын болып саналады, бiрақ ол көршiлердiң арасындағы ғана айналғандықтан желіні ластамайды. Байланыстың күйінің алгоритміне негізделген хаттама - TCP/IP стегіндегі  OSPF хаттамасы болып табылады.

Иерархиялық маршруттау. Барлық желi салынған қосымша желілерге бөлiнедi. Әр автономды қосымша желі iшiнде iшкi маршруттаудың хаттамалары пайдаланылады. Автономды жүйелер бiр-бiрiмен (gateway) шлюздердің көмегiмен байланысады. Бұл шлюздердің арасындағы маршруттау - сыртқы маршруттау. Бұл бәрi бірге автономды қосымша желі болуы мүмкін. Хаттамалар:

- iшкi маршруттау: RIP (Routing Internet Protocol) және OPSF(Open Shortest Path First);

- сыртқы маршруттау: BGP (Border Gateway Protocol);

- маршрут ақпаратының хаттамасы (Routing Information Protocol).

Сипаттамалары:

- маршруттаудың арақашықты-векторлық хаттамасы болып табылады;

- өлшем ретiнде (хоптар) маршрутты таңдау кезінде өткелдердің саны қолданылады;

- егер өткелдердiң саны  15-тен көп болса, десте серпiледі;

- маршруттаудың жаңартылуы бойынша әр 30 секунд кеңiнен  таратылады.

Төменде RIP хаттамасының маршрутты таңдау кезінде  жасайтын іс-қимылы: үш шапшаңдау хаттама орнына.

Ол магистральдардың бөлiмшелерiн жылдамдығы бойынша қаншалықты төмен болса да, бірақ маршруттардың өткел саны бойынша жақсысын таңдайды.

RIP хаттамасы уақыт өтуімен  айтарлықтай эволюциядан өтті: кластық (classful) маршруттау хаттамасынан (RIP-1) классыз RIP хаттамасының екінші нұсқасына маршруттау хаттамасынан RIP-2 хаттамасының жетiлдiруiне кіреді:

- маршруттау дестелері туралы қосымша ақпараттарды тасымалдау қабілеті;

- маршруттау кестелерiнiң қауiпсiз жаңартылуын  қамтамасыз ету үшiн аутентификацияның механизмі;

- желілер ішіндегі маскаларды қолдау қабiлеттiлiгі.

RIP хаттамасы маршруттау кезіндегі бөгеуілдердің пайда болуының алдын алады, себебі бөгеуілдер әсерінен жіберушіден қабылдаушыға дейін маршруттағы максимальды мүмкін болатын жолдарды орната отырып  дестелер белгісіз уақыт бойында ұзақ айналыс жасайтын болар еді. Стандартты максимальды жолдар саны 15-ке тең. Маршруттағыш  маршруттардың жаңа немесе өзгертілген жазбаларынан тұратын жаңартылуын алған соң, ол өлшемнің көрсетуін бірлікке арттырады.

Егер бұл кезде  өлшемнің көрсетуі 15-тен асса, онда бұл шексіз үлкен болып есептеледі және желi қол жетерлiк емес болып саналады. RIP хаттама маршруттаудың өзіне және маршруттаудың басқа хаттамаларына ортақ болып келетін функциялар қатарына ие. Мысалы, ол көкжиектiң бөлшектену механизмін және маршруттар туралы дұрыс емес хабарларды таратуды сақтап қалуы үшiн ақпаратты ұстап қалуының таймерлерi қолдануға рұқсат етеді. 

RIP кемшiлiктері: RIP субжелілердің адрестерімен жұмыс iстемейдi. Егер  B класының қалыпты 16-битті  идентификаторы  0-ге тең болмаса, RIP нөлдiк емес бөлігінің желі асты идентификаторы немесе толық IP адресі болатынын анықтай алмайды.

RIP (минут) маршруттағыштағы байланыстың ақауынан кейін қалпына келтiруi үшiн көп уақытты талап етедi. Режимнiң орнатылу процесінде айналымдар болуы мүмкін. Қадам саны маңызды, бірақ маршруттың жалғыз параметрі емес, алайда 15 қадам заманауи желілерге шек емес.

OSPF байланыстардың күйінің алгоритміне қатысты замануи (1991 жылы қабылданды) болып табылады және гетерогендi (аралас) желiлердегі реализацияға бағдарлалған ерекшелiктерге ие. OSPF пен RIP салыстырғанда "екiншi ұрпақтың хаттамасы" болып табылады және көптеген артықшылықтарға ие болады:

- желiге кiшi жүктеменi жасайды;

- едәуiр үлкенiрек өлшемдi желiнi қолдайды;

- "мылжың" айтарлығы аз;

- түйiн жіберуші мен түйін қабылдағыш аралығындағы көптiк жолдарды қолдайды (load balancing);

- қызметтің әртүрлi түрлерi үшiн ұтымды маршрутты есептейдi;

- маршруттардың аутентификациясын орындайды.

OSPF  желідегі жалғыз маршруттау хаттамасы болып жүзеге асырылған соң, әр маршруттағыш  өзінің меншiктi маршруттау кестесiн қолдайды, бiрақ ол тiкелей қосылған  қол жететiн маршруттағыштардың қосымша желілер туралы  ақпаратын ғана сақтауы  керек. Маршруттаудың кесте құру процесі екі кезеңнен тұрады:

1 кезең. Әр маршруттағыш  желiнiң байланыс кескінін салады. Ол үшін  барлық маршруттағыштар көршiлерімен хабарламалармен - байланыстардың күйі туралы хабарламалармен алмасады. Маршруттағыштар бұл ретте оны түрлендірмейді, өзгермеген күйінде беріп жібереді. Нәтижесінде барлық маршруттағыштар желiнiң топологиясы туралы дерекқорда сақталатын  желiнiң кескіні  туралы ұқсас деректерге  ие болады.

2 кезең. Дейкстраның итерациялық алгоритмі негізінде қолайлы маршруттардың табылуы. Әр табылған маршрутта бiр қадам есте қалады - келесi маршруттағышқа дейін  бұл ақпарат маршруттау кестесiне түседі. Егер бiрнеше маршруттар  бiр өлшемге ие болса - бұл маршруттар үшiн алғашқы қадамдар есте қалады.

Маршруттағыштар  байланыстардың күйін бақылауы үшiн әр 10 секунд  сайын бiр-бiрiне HELLO қысқа хабарламаларын жіберіп отырады. Осылай желілердің жағдайы тестіленеді. Егер белгiлi бір кезеңде қайсыбір көрші-маршруттағыштан хабарламалар келуі тоқтаған болса, осы маршруттағыш  байланыстың iскер емес күйi туралы қорытынды жасайды да, өзінің дерекқорларын  түзетедi және өзі тiкелей көршiлеріне желінің  күйiнің өзгерiсі туралы хабарлама жiбередi. Олар да өз дерек қорларын түзетедi және ақпаратты әрi қарай жөнелтедi.

Егер жаңа көршi көрiнiп қалса және өзінің  HELLO хабарламасы туралы мәлiмдесе, аналогты процесс жүреді. Егер желiнiң күйi өзгермесе, байланыстар туралы хабарландырулар өңделуге ұшырамайды, бұл желiнің өткiзгiштiк қабiлетін және маршруттағыштардың есептеуiш ресурстарын  үнемдейді. Әр 30 минут сайын барлық маршруттағыштар  сенімді жұмыстың  синхрондау мақсатында желiнiң топологиясы туралы дерекқордың барлық жазбаларымен алмасады.

Әр арнаға өз салмағы (ретрансляциялардың саны) меншіктеледі. Ретрансляциялардың санына шектеу - 65535. Әр түйiн ағаш түріндегі желілік  жолдардың базасын құрайды, оның шыңында осы түйiн орналасады. Егер бірдей салмақты жолдар  бар  болса, жүктеме олардың арасында үлестiріледi. Маршруттау кестелерiнiң кеңiнен тарататын таратуы өзгерiстер пайда болған жағдайда ғана жасалады. Маршруттау кестесiнде өзгерiс туралы хабарлама тiкелей мәлiметтерге қатысты ғана маршруттағыштарға  жiберіледi, "өзің оқы және  әрi қарай жібер" әдiсі желiдегі  жүктеменi азайтады.

Маршруттағыштар тiкелей өзара және жергiлiктi жүйе бойынша байланысады. Хаттама екi түрлі байланыстар туралы ақпарат таратады: маршруттағыш-маршруттағыш және маршруттағыш-желі. Әр байланыс желі өлшемімен сипатталады.

Реті келгенде  байланыс арнасының қабiлеттiлiктерi пайдаланылады. Басқа өлшемдерлің пайдаланылуына рұқсат беріледi. Хаттама әр өлшем үшiн өз жеке маршруттау кестесiн салады. Кестенiң таңдауы тақырыпта тиiстi сипаттамалармен IP-дестеде анықталады. Хаттаманың есептеуiш күрделiлiгi желiнiң өлшемдiгiнің өсуімен бірге тез өседi. Сондықтан желi кiшiрек өлшемдегі облыстарға бөлiнедi. Кейбiр облыстарға жататын маршруттағыштар сол облыс ол үшiн ғана байланыстардың кескінін салады. Ақпарат облыстар арасында берiлмейдi.

Шекаралық маршруттағыштар әр облыс бар желiлердiң адресі туралы ғана ақпаратпен және әр желiге шекаралық маршруттағышқа  дейiнгі қашықтық туралы ақпаратпен алмасады. Дестелерді жіберу кезінде  шекаралық маршруттағыштар арасынан облыстардың арасында керекті желіге дейінгі қашықтығы аз маршруттағыш таңдалады.

 

7 дәріс. Сытрқы  маршруттаудың хаттамалары

 

Дәріс мақсаты: сыртқы маршруттау хаттамаларының жұмыс қағидаларын оқу.

Арақашықты-векторлық маршруттау болсын, не желінің күйi негiзіндегі маршруттау болсын сыртқы маршруттау үшiн жарамайды. Себептері:

- әртүрлi автономды жүйелерде қашықтықтары әртүрлi өлшемдері бола алады;

- әртүрлi автономды жүйелерде басқа автономды жүйелерге қатысты әртүрлi басымдылықтар бола алады;

- желілердің күйi туралы ақпараттың көшкiн таратылуы орындалмауы мүмкiн.

Маршрутты – векторлық, маршруттау - маршруттаудың өлшемдерінен бас тарту. Сыртқы маршруттағыштар қарапайым түрде  ақпаратпен  алмасады,    сонда жету үшін, қол жетімді желіні және оларға  керек автономды жүйені кесiп өтеді. Арақашықты-векторлық тәсiлден айырмашылығы – қашықтықтарды бағалау немесе маршруттың құны жасалмайды.

Маршруттар туралы әр ақпараттың блогында тағайындалған  желiге жету үшін барлық автономды желілерден өтуі керек.

Қиылысатын автономды желілерден барлық мәліметке ие бола отырып маршруттағыш маршрутты белгілі бір белгілеріне (көрсеткіштеріне) байланысты таңдай алады:

- белгiлi бір автономды желімен қиылысуынан қашу;

- жұмыстың өткiзгiштiк қабiлетін, жылдамдығын, сенiмдiлiгін, артық салмақтарға әуестенуін, жұмыстың ортақ сапасын ескеру;

- өтпелi түйiндердің саны өте аз болуы;

- егер сыртқы маршруттағыштарға  желінің орналасуына байланысты екi немесе одан да көп шекаралық автономды желілерге маршруттағыштар қол жетімді болса, онда маршрутты таңдау кезінде ол әр ішкі маршруттағыштан белгіленген желіге дейінгі  қашықтықтың ішкі бағаларына басшылық ете алады.

Машрутты - векторлық маршруттау BGP хаттамада өткiзiлген. EGP - Exterior Gateway Protocol.

Сыртқы шлюздердің хаттамасы (Exterior Gateway Protocol-EGP)  (1984) қол жетерлiк доменаралық хаттама болып табылады. Ғаламтордың кең мойындаушылығына ие болған сыртқы шлюздердің бірінші хаттамасы болып табылатын EGP маңызды рөл атқарады. Өкiнiшке орай, ғаламтор ірі әрі жетілдірілген желіге айналған соң, EGP кемшiлiктері анық көріне бастады. Бұл кемшіліктерінің кесірінен EGP қазiргi уақытта ғаламтордың барлық талаптарына жауап бермейдi және басқа хаттамалармен алмастырылады.

EGP маршруттаудың динамикалық хаттамасы екендігіне қарамастан, ол өте қарапайым сұлбаны пайдаланады. Ол көрсеткiштердi пайдаланбайды, және демек, маршруттау туралы нағыз зияткерлiк шешiмдерді қабылдай алмайды. EGP маршруттаудың түзетулері қол жетерлiк желiлер туралы ақпараттан тұрады. Басқаша айтқанда, олар белгiлi желiлерге  белгiлi шлюздер арқылы жететінін көрсетедi.

EGP хаттама келесi функцияларды орындайды:

- өзi үшiн көршiлердiң белгiлi терімін ұйымдастырады (желiлердi қол жетерлiк  ақпаратпен ұжымдасып пайдаланатын маршруттағыштар);

- көршiлерден сұрастырып, олардың жұмысқа қабiлеттiлiгіне көз жеткiзу;

- өзінің AS шегiнде желiлерге қол жетерлiк ақпараттан тұратын түзетулерi бар хабарламаларды жiбередi.

BGP хаттама (Border Gateway Protocol ).

BGP шекаралық шлюзді хаттамасы ғаламтордың автономды жүйелерінің арасындағы маршрут ақпаратын айырбастайтын негiзгi хаттамасы болып табылады. Ол ғаламтордың қалыптасу кезеңінде пайдаланылған EGP-ның iзiн басты, ғаламтор жалғыз магистральды болған кезден, маршруттардың циклденуінің шығарылуы үшін шара қолдануға қажеттілік болмады.

BGPv4 ғаламтордың қазiргi құрылымына сәйкес келген автономды жүйелердiң арасындағы байланыстардың кез келген топологиясының жанында нық жұмыс iстейдi.

Түзетулер туралы хабар мына жұптардан тұрады “желілік нөмiр - автономды желі күре жолы”. Автономды желілерден күре жолмен, сол  арқылы көрсетiлген желiге жететін автономды желі тiзбегiн құрайды. Бұл хабарламалар сенiмдi жеткiзудi қамтамасыз ету үшiн көлiктік хаттама TCP көмегімен жiберіледi. BGP  барлық маршрут кестесiн жаңартуды талап етпегейді, ол тек ғана түзетулердi жібереді.

BGP көрсеткiші кез келген сандық бiрлiкпен сипатталады, сипаттайтын дәрежесi нақты маршрут болуы мүмкін. Бұл көрсеткiштер әдетте кескiндi файлдар көмегімен желiнiң әкiмшiлігімен бекiтiледi. Жоғары бағалаудың дәрежесi кез келген белгілердің санымен базаланады, автономды желілермен қоса, ол арнаның (тұрақтылық, тез әрекеттiк және арнаның сенiмдiлiгi) түрiне және басқа факторларға байланысты болады.

Егер әкімшілік кескiндеу кезінде оларды оның көршілері болып келетінін анық көрсетсе, маршруттағыш BGP хаттамасымен бойымен басқа маршруттағыштармен әрекет етедi. Мысалы, бұл мына жағдайда маңызды, маршруттағыштар әртүрлi автономды жүйелер трафиктеріне айырбасқа шектеу  қоя алатын  әртүрлi ISP-провайдерлеріне тиісті болғанда.

BGP-маршруттағышы көршiлерiмен сеанс орнатуы үшін TCP хаттамасын пайдаланады. Қауiпсiздiктi жоғарылату  үшiн аутентификацияның әртүрлi тәсiлдерi сеанстың орнатуда  пайдаланыла алады.

Негiзгi хабарлама – UPDATE (жаңарту, түзету). Бұл оның автономды жүйесіне жататын қол жетерлiк желi туралы хабарлама. Бұл триггерлік хабарламасы  желiде бірдеңе кенет өзгергенде ғана жіберіледі.

Бiр мұндай хабарламада бiр жаңа маршрут туралы немесе бірнеше маршруттардың жоғалуы туралы жариялауға болады. Маршрут  мағынасында  көрсетілген желіге жету үшін автономды жүйелердің тізбегі түсіндіріледі.

Маршруттағыш жаңа желi туралы хабарлама алған соң, келесi маршруттағыштың адресімен бiрге өзінің маршруттау кестесiнде ақпаратты есте сақтайды. Бұл ақпарат автономды жүйе iшiнде қандай да бір iшкi хаттамамен iшкi маршруттағыштармен айырбаста берiледi.

Көлiк деңгейiнің хаттамасының қосылуы  ұйымдастырылғаннан кейін, ашатын хабарлама жiберiледi. Егер алушы үшiн ол қолайлы болса, онда жiберушiге keepalive хабарламасы жiберіледi. Содан кейiн keepalive түзетулерімен, хабарламаларымен және мәлiмдемелерімен айырбас жасауға болады.

Желілік дестелердiң маршрутын анықтау – маршруттауыштарың ең күрделi функциясы, өйткенi кестеде жалпы түсiнiкпен берілген адрестер жиынтығы өзiмен таныстыратын маршруттарды сақтайды. Сәйкесiнше кестеде ең ұзын сәйкес келетін префикс iзделінедi. Іздестiрудің  әдiстерi жұптас ағаштарды пайдалануға негiзделген.

Маршруттауыштың  өткiзгiштiк қабiлеті берiлген секундтағы биттерде және секундке маршрутталған дестелерде өлшенедi. Дестенің орта ұзындығы 2000 биттi құрайды, сондықтан 10 Гбит/с жиынтық өткiзгiштiк қабiлеттi қамтамасыз ету үшiн  10-100 мкс дестенің аялдауының шамасында  секундіне 5 миллион дестелерді маршруттау керек.

Топтық маршруттаудың  әдiстерi. Топтық  маршруттаудың  мақсаты    таратудың осы тобына жататын қосылған хостары бар барлық маршруттауышды байланыстыратын ағаш құрастыру.

Ең кiшi құнды ағаштың құрылысы Штайнердiң тапсырмасы деп аталады. Оның шешiмдерінің алгоритмдері болады. Дегенмен маршруттаудың iс жүзiнде жүзеге асырылған алгоритмдерінің ешқайсы бұл тәсiлдi пайдаланбайды. Оның себептерінің бiрi - желінің азғантай өзгерiсiнде әжептәуiр күрделi есептеуді талап ететiн алгоритмді қайтадан iске қосу керек. Одан басқа, ендi жиналған мәлiметтер шеңберiнде бар хаттамаларды пайдалану мүмкiндiгi және адрестi маршруттау үшiн маршруттар туралы кесте болмайды. Топтық таратудың қолданылатын жерлері:

- мультимедиа. Бiрнеше қолданушылардың мультимедиалық бекеттерге  немесе телехабарларға  ауысады;

- телеконференция. Жұмысшы  бекеттер тобы топтың әр мүшесіне жіберілетін дестені топтың әр мүшесі қабылдайтын топтық дестені құрады;

- дерекқор. Барлық көшiрмелердiң бiр уақыттағы жаңартылуы;

- таралған есептеулер. Аралық нәтиже барлық процестерге-қатысушыларға  таратылады;

- нақты уақыт тәртiбінде жұмыс iстейтiн жұмыс топтары. Нақты уақыт тәртiбiнде файлдармен, графикамен, хабарламалармен алмасу.

Топтық таратуды ұйымдастыру тәсілдері:

1) ішiнара  (мақсаттық) тарату. Айқын бейнелердiң негізгі көзі  топтағы әр адресатқа дестені ең қысқа жолмен жiбередi.  Мұнда бiр адрестi тарату үшiн хаттама шеңберiнде әрекет жасауға болады, бiрақ бұл үнемсiз;

2) қолданбалы деңгейдегi топтық тарату. Хост кейбiр ғана қабылдаушыларға хабарламаны жiбередi, ал олар оны қайталайды және топтың басқа мүшелерiне жiбередi. Қолданбалы деңгейдегi топтық таратудың үлестiруілін  қолдау керек;

3) айқын топтық тарату - хост  бір ғана дейтаграмманы жібереді, ол  желілік маршруттағышпен бірлесе отырып, көшiрмелерді топтың  адрестеріне  жiбередi. Мұнда желілік деңгей iске кiрiстiрiлген. Желiлердiң тiзiмін құру үшін  топтың мүшелерінен тұратын (мысалы, IGMP-Internet Group Management Protocol) арнайы желілік хаттамалар және маршруттың таңдау алгоритмдері керек.

Жаңа маршруттағыштардың  бағалау белгiлері.

Тиiмдiлiк. Шағын  ғана аялдауы (10-100 микросекунд)  бар маршруттау дестелері. Қосымша функциялар (сүзгілік, жазу тағы сол сияқтылар) тиiмдiлiкті айтарлықтай түсірмеуі керек, сондай-ақ дестелердiң iркiлiстерiндегi шашылу минимальды болуы керек.

Қызмет көрсетудiң кластарын қолдау. Жарылыс  трафигі  (аудио, бейне) нақты уақыттағы мәлiметтердiң жіберілуін бұзубауы керек. Маршруттағыштар талап етiлетiн қызмет ету сапасын қамтамасыз етуi керек.

Желiнiң масштабталуы. Маршруттауыштарды қолдану нәтижесінде  пайда болатын желілік кескіндеу басқарылатын және түйін саны бойынша, трафик бойынша масшабталатын болуы керек.

Қолдану облысы. Корпоративтiк және магистральды желілерде қолданылатын маршруттағыштарға қойылатын талаптар әртүрлі. Арналық деңгейдегi көлем және трафик сипаттамасы, жазу функциясы, қауiпсiздiк шаралары және тағы сол сияқты хаттамалар болып бөлінеді.

Бар желілік инфрақұрылыммен үйлесiмдiлiк. Маршруттағыш қолданылатын хаттамаларды, беру  ортасын қолдауы керек, белгілі желілік жүйелердің басқаруымен және диагностикалық шамалармен үйлесiмдi болуы керек.

Басқа өндiрушiлердiң өнiмдерiмен үйлесiмдiлiк. Меншiктi желілік  хаттамалардың пайдаланылуына шектеу.

Жаңа жабдықтың тиiмдi жұмысы үшiн қажеттi өзгерiстердiң ауқымын өте аз ету. Жаңа маршруттауышты орнату желiнiң едәуiр бөлiгін қамтымауы тиіс.

 

8 дәріс. Тапсыз бағыттау. DHCP және NAT хаттамалары

 

Дәрістің мақсаты: DHCP, NAT хаттамаларын және тапсыз бағыттаудың орналасуы қағидаларын оқып үйрену.

IP-адрестердің тапшылық мәселесі желілерді бiрнеше бөлiктерге бөлу арқылы шешілді. Мысалы, желiнiң нөмiрi үшiн 14 биттермен таптың бiр адресі орынына және хостың нөмiрi үшiн 16 биттермен бiрнеше басқа қалыпты пайдалануға ұсынылды - бiрнеше биттердiң қосымша қосылу  адрестерін қалыптастыру. Мысалы, егер университетте 35 бөлiмшелерде болса, ал 10-бит - хостардың нөмiрi, онда 6-битті нөмiр қосымша қосылумен кодтауға болады. Мұндай бағыттауды көмекпен 1022 хост бойымен 64 желiлерге дейiн (адрес 0 және 1 жоғарыда айтылғандай пайдаланбайды, 1024 еместен сондықтан, атап айтқанда 1022 хост) әр ұйымдастыруға болады.

 

 

9 сурет - IP-адрестердің иерархиясы

 

 

Кейiнге сақталған адрестер:

-   255.255.255.255 – кеңінен таратылатындар;

-   127.0.0.0/8 – кері байланыс тұзағы;

-   10.0.0.0/8 және 192.168.0.0/16 – NAT арқылы ғаламторға қосылған жеке желілер.

 

Мысалы:

 

rigth

 

10 сурет

 

Суретте NAT жоқ. 7 желі ғана бейнеленген: 3 (маршруттағыш арасында) (192.168.2.0, 192.168.3.0 и 192.168.1.0) + 4 (172.17.0.0, 10.0.0.0, 172.16.0.0, 192.168.4.0).

 

11 сурет - Маршруттау кестесі

 

Желі ішінде функциялауды түсіну үшін маршруттағыш арқылы IP-дестелердің өңдеуін қарастыру қажет. Әрбір маршрут желілердің IP-адрестерінен (түрі <желі, 0>) және IP-адрестің хостынан (түрі <бұл желі, хост>) құралған кестесі бар.  Желілер адресі жойылған желілерге қатынас алуға мүмкіндік береді, ал хостар адресі жергілікті хостарға қаратыруға мүмкіндік береді. Әрбір кестемен желілік интерфейс байланысқан кесте, белгіленген мерзімге және басқа ақпаратқа қатынас алуға қолданады. IP-десте маршруттағыштарға келгенде адрес қабылдаушы дестеде көрсетілгендей, дестеден маршруттағыш іздейді.   Егер десте жойылған желіге қарай бағытталса, ол келесі интерфейске, кестеде көрсетілгендей аударылады. Егер  десте жергіліктік хостқа арналған болса (мысалы, жергілікті желі маршруттағыштары), адресатқа тікелей қосылады.  Егер желілер  нөмері, дестелерге жіберілетін маршруттағыш кестесінде болмаса, десте күрделі кестедегі маршруттағыштарға ауысады. Мұндай алгоритм әрбір маршруттағыш  кестенің көлемін кішірейтетін <желі, хост> жұптарын емес тек қана басқа желілерді және жергілікті хосты ескеруі керек.

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol — динамикалық құрылысындағы түйіндер хаттамасы) компьютерге автоматты түрде IP-адрес және басқа да көрсеткіштерді алуға мүмкіндік береді.

DHCP — бұл желілік хаттама, TCP/IP жүйесінде қажетті жұмыстарды компьютерге автоматты түрде IP-адрес және басқа да көрсеткіштерді алуға мүмкіндік береді. Ол үшін  компьютер DHCP сервері деп аталатын арнайы серверге қаратылады. Желілік администратор адрестер аралығын құрайды,  компьютерлер арасында орналастырады. Бұл  қолдық қалпына келтіруден босатады  және қателер санын азайтады.  DHCP  хаттамасы көбінесе үлкен TCP/IP желілерінде қолданады.

DHCP хаттамасы IP-адрестердің орналасуының үш тәсілін көрседі:

1)  қолмен тарату. Желілік әкімшілік бұл тәсілде аппараттық адреске (әдетте MAC-адреске)  анықталған IP-адрес әрбір компьютердің аларманына ауысады. Анықтама бойынша, адрестер таратылу тәсілі әрбір компьютердің қолмен қалпына келтірумен айырмашылығы бар, себебі орталықта адрестер туралы мағлұматтар сақталған (DHCP серверінде), сондықтан оларды керек кезде өзгерту оңай;

2)  автоматты түрде тарату. Бұл тәсілде әрбір компьютердің тұрақты қолданылуына арнайы анықталған аралықтағы бос IP-адрес  бөлінеді;

3)  динамикалық тарату. Бұл тәсіл автоматты түрде таратуға аналогты болып келеді, бірақ ерекшелігі  адрес компьютерге тұрақты қолдануға емес, белгілі бір уақытқа беріледі. Бұл адрестің жалға берілуі деп аталады. Жалға берудің мерзімі өткеннен кейін IP-адрес қайта бос күйіне оралады, сонда клиент жаңасын сұратуға міндетті.

DHCP жұмыс жасау қағидасы:

-   компьютер кеңінен таратылған UDP-дестесін жібереді: «Кім маған IP-адресті тағайындайды?»;

-   DHCP-сервер желілері жауап ретінде DHCP-ұсыныстар таратады;

-   клиент ұсыныстар тізімін алады, керегін таңдайды және DHCP- сұрағын  нақты серверге жібереді;

-   DHCP-құптау серверден келеді (онда клиенттің иемденген IP-адресі көрсетіледі).

IP-адрестердің жетіспеушілігінің шешілу мәселесі (NAT).

NAT (Network Address Translation — «желілік адрестердің түрлендіруі») —TCP/IP желісіндегі механизмі, IP-адрестің транзиттік дестелерін түрлендіруге рұқсат беретін.

Транзиттік дестелер коммуникативтік  жабдықтауда  (егер ЖК-ны  роутер/гейт сияқты реттесек, оны да коммуникативтік жабдықтауға санауға болады ) қолданылады. Коммуникаторлардың  міндеті —  адрестер бойынша  келген дестелерді орнына жеткізу. Коммуникатордың өзіне арналмаған дестесі, аударылып және басқа адресатқа жеткізілуі керек, нәтижесінде транзиттік десте деп атауға болады. Бұл түсініктеменің өз контексті бар. Әдетте коммуникаторларды жергілікті және ішкі желілерінің шекараларына қояды. Егер десте ішкі желілердегі белгілі бір коммуникатор  портында болып, және басқа желілік портқа аударылу керек болса, онда мұны транзиттік деп атаймыз.

NAT әдісі арқылы адрестерді түрлендіру кез келген маршруттайтын құрылғы арқылы — маршруттағышпен, рұқсат беру серверімен, желіаралық экранмен. Механизмнің мәні: дестелердің бір жаққа қарай адрес көзін (source) ауыстырғанда және кері бағытта берілген орынға (destination) жауап дестесінен тұрады. Source/destination адрестерімен қатар source/destination порттар сандары да ауыса алады.

NAT екі маңызды функцияларды атқарады:

1)  IP-адрестерді үнемдеуге мүмкіндік береді, бірнеше ішкі IP-адрестерді жалғыз ішкі бұқаралық IP-адрестерге трансляциялайды (немесе бірнеше, бірақ аз ғана санмен, ішіндегіге қарағанда);

2)  сырттан ішкі хостарға үндеуді болдырмауға және шек қоюға мүмкіндік бере отырып, іштен сыртқа қарай үндеулерге рұқсат береді. Жауап ретінде сырттан келген дестелер құрылған трансляцияға сәйкес келеді. Егер сырттан келген дестелерге сәйкес трансляциялар қолданылмаса, мұндай жағдайда өткізілмейді.

Кемшіліктері:

-    NAT барлық хаттамаларды меңгере алмайды. Егер де әрекеттесу хостар арасындағы жолдарда трансляция адрестері бар болса, кейбіреулер жұмыс істей алмайды. Кейбір желіаралық экрандарда, IP-адрестердің трансляциясы жүзеге асса, бұл кемшілікті IP-адрестің басын ғана емес, сонымен қатар жоғары дәрежеде (мысалы, FTP хаттамасының командысында) өзгерту арқылы жоюға болады. “Көпшіліктің біреуге” адрестегі трансляциясынан пайдаланушылардың теңестіруі мен толық трансляцияларды сақтау қажеттілігі сияқты қосымша қиындықтар туындайды;

-    шығатын қосылуларды бастамалау ғана емес, сонымен қатар кірісін қабылдау жұмысы қиындық туғызады.

 

9 дәріс. Компьютерлердің доменді есімдері

 

Дәріс мақсаты: компьютерлердің DNS аттарының иерархиялық құрылым аттарын оқып үйрену.

Ғаламторда әр компьютерде өзінің  IP-адресі болады. Қазiр IP-адрестің төртінші нұсқасы кең тараған. Олар 0 мен 255 аралығындағы төрт саннан құрылады. Мұндай адрес маршруттаудың жанында ыңғайлы, алайда мұндай сандар адамның қабылдауы үшiн мүлдем қолайсыз, өйткенi желi ғаламтор компьютер тұрған жердi анықтайды. Мысалы, егер сiздiң e-mail: sasha007@207.176.39.176 болса сiздiң және пошталық қызметiңiз сервердi ауыстыруды шешсе, тiптi, онда онымен бiрге e-mail да өзгереді. Компьютер мнемоникалды есiмге ие болса, анағұрлым жақсы. Мысалы, mail.ru, sasha007@mail.ru. Тұрақты жұмыс істейтін сервер адресі жазылатын  hosts файлды (және UNIX, және Windows) болады.

DNS - иерархиялық құрылым аты. "." (нүкте) есiмімен «ағаштың тамыры» аталады. Тамыр барлық домендер үшiн бiртұтас болғандықтан, онда нүктенi есiмнiң соңында әдетте қоймайды, бiрақ DNS сипаттамаларда пайдаланылады. Тамырдан төмен домендердiң бiрiншi деңгейге жатады.

Жоғары деңгейдiң домендерi екi топқа бөлiнедi: рулық домендер және мемлекеттік домендер. Рулық домендерге com (commercial - коммерциялық ұйымдар), edu (educational - оқу орындар), gov (government – АҚШ - тың федералды үкiметi), int (international - белгiлi халықаралық ұйымдар), net (network - торлық байланыс операторлар) домендерi және org  (коммерциялық емес ұйымдар) жатады. Әр мемлекетте халықаралық стандартқа сәйкес мемлекеттiң ISO 3166 доменi бекiтiлген. Төменде екiншi деңгейдiң домендерi, мысалы, sfedu.ru жатады. Тағы төмен – үшiншi  (math.sfedu.ru ) және тағы басқалар.

 

 

12 сурет - Компьютерлердің доменді есімдерінің архитектурасы

 

2000 жылдың қарашасында ICANN жоғары деңгейлі төрт жаңа рулық домен атаулары бекiдi, атап айтқанда: biz (бизнес), info (ақпарат), name (адам аттары) және pro (мамандар, мысалға, дәрiгерлер мен қорғаушылар). Одан басқа, болған iстiң тиiстi салалық ұйымдарының өтiнiші бойынша жоғары деңгей тағы үш мамандандырылған домен атауларын енгiзген: aero (әуеғарыш өнеркәсiп), coop (кооперативтер) және museum (мұражайлар). Болашақта жоғары деңгейдің тағы басқа домендері пайда болады. Кириллицада доменді тiркеуге болады, жұмыс iстейтiн сайт: http://ciurix.com/.

Домендер атаулары символдарды регистрдiң сезгiш емес өзгерiсiне ие болған. Мысалы, edu және EDU бiр мағынаны бiлдiредi. Әдетте домендерiнiң тiркеуiн 63 символдарға дейiн ұзындықта рұқсат бередi, ал толық жолды ұзындық 255 символдан асып түспеуі керек. Домен есiмiн  өлшемі бойынша әкiмшiлiк және техникалық себептер шектейдi.

Домендердiң құрылымы желiнiң физикалық құрылысын емес  ұйымдардың арасындағы логикалық бөлiну мен олардың iшкi бөлiмшелерін бейнелеп көрсетедi. Егер компьютер ғылымдарының факультеті және электротехника бiр ғимаратта орналасса, бiр ортақ жергiлiктi желіні пайдаланса, олар әртүрлi домендерді иемдене алады. Егер, керiсiнше, компьютер ғылымдарының факультеті әртүрлi жергілікті желіде,  университеттiң әртүрлi екi ғимаратында орналасса, әдетте екі ғимараттың да логикалық хосты бір ғана домендікі болып табылады.

Хабар жүргiзудiң қызметi DNS атты.

DNS клиенттері – DNS-мен жұмыс үшiн маманданған кiтапхана (немесе бағдарлама) (Windowsте - «DNS-клиент» қызметі).

DNS серверлiк жағы - серверлердiң көбiне ие болған, әлем бойынша   бытыраңқы және домна аттарын дерекқорда таралуын жүзеге асыратын iздестiрулер. Сервердiң порты - 53. Серверлiк ПО: Berkeley Internet Name Domain (BIND named әзәзiл), NSD (name server daemon), Windows DNS Server. DNS жүйесінің мәнi иерархиялық сұлбада қосылуы, домендер негізінде жасалады және  дерекқорда таралып, есімдер сұлбасын тиянақтайды. Ең алдымен, бұл жүйе хост есімдерін негіздеуге, IР-адресі электрондық поштасының тағайындалуын iске асырады және басқа да мақсаттарда қолданылады.

DNS жүйе хостың берiлген есiмi бойымен IP-адресті iздеп тауып қана қоймай, керi операцияны орындауға қабiлеттi, яғни IP-адрес бойымен желiде хостың есiмiн анықтай алады. Көптеген веб және FTP-сервері Internet желiде оған жүгінген клиент жатқан доменнiң негiзiнде қол жеткiзуге шек қояды. Клиенттен қосылудың қондыруына сауал түскесін, сервер IP-адресті клиентке DNS-серверді керi DNS-сауал ретінде бередi. Егер DNS клиент аймағы дұрыс қондырылса, онда клиент хосының есiмi кері қайтарылуы  негiзiнде серверге осы клиентті жiберу немесе жібермеу туралы шешiм қабылданады. DNS-серверінің қосымша функциялары:

-    cерверлердiң бүркеншiк аттарының қолдауы. Мысал: mmcs.sfedu.ru, web.mmcs.sfedu.ru және web.mmcs.rsu.ru бір ғана ip-адреске ие болады;

-    доменнiң пошталық серверiнiң қолдауы;

-    серверлердiң арасындағы салмақты үлестiру;

-    бүркемелеу (беделдi және абыройсыз ақпарат);

-    доменнiң пошталық серверiнiң қолдауы. Доменде ip-адресінің пошталық серверін бiлуге болады (поштаның жiберілуінде пайдаланылады).

Серверлердiң арасындағы жүктеудiң үлестiрілуi. Бiр домна есiмi бiрнеше серверлерге сәйкес келедi, демек қызмет сауал бойынша бiрнеше IP адрестерді қайтаруы мүмкiн. Мысалы, www.microsoft.com бiрнеше серверлерге қызмет көрсетедi. Бұл ретте тiзiм бойынша бiрiншi сервер сауалдан сауалға өзгередi. Жүйе әдетте бiрiншi IP-адресті алады. Жүктеу бiр мезгiлде болады (біресе бiр серверге, біресе басқаға), бiрақ бiз қолданушы болғандықтан бұны байқамаймыз. DNS тамырлы серверлер (edu, org, com, ru) - жоғары деңгей домендерi туралы асырайтын ақпараттар, нақтырақ айтқанда DNS - бұл домендердiң әрқайсыларының қолдайтын жұмыстары серверлерге көрсеткiштер.

DNS тамырлы серверлер ол - DNS сервер, жоғары деңгей домендерi (edu, org, com, ru, ...) туралы ақпараттары бар, нақтырақ - бұл домендердiң әрқайсыларының жұмыстарын қолдайды.

DNS серверлерге сілтеуіштер. DNS тамырлы серверлер латын әрiптерiмен «A»-дан «М»-ға дейін  белгiленеді. Олардың барлығы 13 дана. Олар ICANN келсiмі бойынша әрекет ететін әртүрлi ұйымдармен басқарылады. UDP-дестенің ең жоғарғы көлеміне байланысты серверлер саны шектелген (жүктеменi айтарлықтай үлкейтетін, TCP-хаттамадан жауап алуы үшiн серверлердiң көбiрек саны талап етіледi).

Көптеген DNS тамырлы серверлерде айна болады. Жеке алғанда ресейлiк айна F сервері РосНИИРОС-қа жайғастырылған.

DNS тамырлы серверінің IP-адресін «dig. NS» (dig нүкте NS; нүкте - тамырлы домен) әмiр беру арқылы  алуға болады.

DNS жұмысының қағидалары. Серверге сауалдың беруi сұлбасын қарап шығамыз. Университеттiк компьютерден Стэнфорд университетiнің студенті  sunschool.math.sfedu.ru жексенбi күнгi мектебiнiң сайтына кiруге тырысады. Компьютердің IP-адресін sunschool.math.sfedu.ru анықтау үшiн браузер студенттi DNS-клиентке (resolver ) API басқару жүйесiнiң функциясына шақырады. Ол UDP-дестесі түрінде IP-адресті пайдалана отырып, жергiлiктi желiнi студенттiң компьютерiндегi баптаулардан DNS-серверге сауалды жiбередi. Мейлi сервер atalante.stanford.edu болсын.

Жергiлiктi сервер Стэнфорд университетiн IP-адресі sunschool.math.sfedu.ru атауға ие екенін бiлмеген десек болады. Сол кезде ол адрестер мәлiметтер базасында сақталған, сауалды тамырлы серверлердiң бiрiне жiбередi, мейлi бұл f.root-servers.net болсын. Қорыта келгенде, рекурсия сауалы туады: студенттің  DNS-клиенті жергiлiктi DNS-серверу бұрылады, ал басқасы тамырлыға. Тамырлы сервер хост sunschool.math.sfedu.ru адресін бiлген. Оның тiптi болмаса сервер sfedu.ru адресін білмеген десе болады, дегенмен өз еншiлес домендер бәрiн жоғары деңгейдiң домендерiн білуі қажет. Бiрақ ол рекурсияны жалғастыра алмайды. Тамырлы домендер DNS-сервер тiзiмін қайтаратындай күштi жүктелген, sunschool.math.sfedu.ru туралы артық білуі тиiстi домендер – DNS-серверлі ru домендері. DNS-сервер тiзiмін алғасын, Стэнфорд университетiнің жергiлiктi сервері тiзiмнен серверлердiң бiреуiне сауалды бағыттайды (әдетте бiрiншiге), мысалы, ns.ripn.net. Соларда жүктелген және еншiлес аймақ sfedu.ru адресін қайтарады. Соңғы екi сауал итеративті («итерация» сөзінен) деп аталады. Содан соң Станфорд университетiнің жергiлiктi сервері тiзiмде бiрiншi  домен sfedu.ru серверiне жүгінеді.

Мейлi бұл ns.sfedu.ru болсын. Осы мысалда оның IP-адресті sunschool.math.sfedu.ru бiлмегенiн көрсеттi. Бiздiң университетіміздің DNS-сервері тамырлы сервердей немесе жоғары деңгейдiң домендерiнiң серверiндей жүктелген, сондықтан оны рекурсия сауалдарын орындауға кескiндеген. Өз кезегiнде, студенттің  компьютерiне  хабарлайтын, домен серверіне math.sfedu.ru жүгінеді, ns.math.sfedu.ru сервері, iзделінiп отырған IP-адресті алады және Стэнфорд университетiнің жергiлiктi серверiне жауап қайтарады,  жазба ресурстары Стэнфорд университетiнің серверіне тап болған кезде, тағы бiр реттерге керек болса, бүркемеге салынады. Бүркемеде ақпарат беделдi болып көрiнбейдi, өйткенi домен өзгерiсi sfedu.ru, ақпараттың көшiрмесi сақталатын  барлық бүркемеде тарамайды. Бүркеменiң жазбасы бұл себептен әдетте ұзақ өмiр сүрмейдi. Әр ресурстың жазбасында Time_to_live бөлігі қатысады. Бүркемеде бұл жазбаны қаншалықты ұзақ сақталу керек екендігін ол алшақ серверлерге хабарлайды. Барлық  уақытта  DNS-серверін теру сауалына жауап бiреу, алайда, тiзiмде олардың орналасу кезегi сауалдан сауалға өзгередi, әдетте бағдарлама тiзiмнен бірінші есiмді  алағандықтан, олар әртүрлi серверлерге жүгінеді. Қорыта келгенде, жүктеме DNS-серверінің тiзiмі арасында бiрқалыпты үлестiріледi.

 

10 дәрiс. Бағыттаудың  IPv6 архитектурасының болжамы

 

Дәрiстiң мақсаты: бағыттаудың  IPv6 архитектурасының болжамын оқып үйрену.

IPv4 (IPv4; RFC-791) болжамының мирасқоры болып табылатын IPv6 ғаламторға (RFC-1883 )  хаттаманың жаңа болжамын ұсынады. IPv6-ның IPv4-ке қатысты өзгерiстерін келесi топтарға бөлуге болады:

Бағыттауды кеңейту.

Бағыттауды иерархияның деңгейлерiмен көбiрек қамтамасыз етуге, түйiндердiң санын көбейтуге, автоықшамдауды кеңейтуге мүмкiндiк беретін  IPv6 адресінің ұзындығы 128 битке (қарсы 32 IPv4) дейiн кеңейген. Мультикастинг-маршруттау мүмкiндiктерін кеңейту үшiн адрестi өрiске "Scope" (адрестер тобы) енгiзiлген. Кез келген серверлердiң тобына клиенттiң сұрау салуларын жiберу үшiн қолданылатын "Anycast address" адрестің жаңа түрі анықталған. Клиентке адрестері алдын ала белгісіз, өзара жұмыс iстейтін серверлердiң жиынында  Аnycast бағыттауы  қолданылады.

Кейбiр өрiстердің IPv4 тақырыпшасында опционды жасалады немесе серпiлiп iстелiнедi, IPv6 адрестерінің ұзындықтарын кеңейтуге ықпалын кiшiрейту үшін тақырыптар өңдеуіне қатысты шығындарды азайтады.

Кеңейтулер және опциялардың жақсартылған қолдауы.

IP-тақырыпшасының опцияларын кодтау өзгерiсі дестелердiң қайта адрестеуді жеңiлдетуге мүмкiндiк бередi, опциялардың ұзындығына шектеудi әлсiретедi және болашақта қосымша опциялар кiрiспесін қол жетерліктей  жасайды.

Деректер ағындарының белгiсiнiң мүмкiндiгi.

Нақтылы көлiк ағынына тәуелдi, дестелер белгiлеу мүмкiндiгiн енгiзу үшін жiберушi нақтылы процедураны өңдеуді сұраған, мысалы, TOS-тiң қалыпсыз түрi (қызметтердiң түрi) немесе нақты уақыт масштабта деректердi өңдеу.

Айырбастардың бөлiндiлерiнiң теңестiрілуі және қорғауы.

Мәлiмет бүтiндiгiнiң қамтамасыз етуi үшiн және дербес мәлiметтiң қорғауының ниетiнде, IPv6 торлық объектілер немесе субъектілердiң теңестiруiн спецификация енгiзiлген.

Мекен – жайлардың  үш түр бар болады:

1)  unicast - жеке интерфейстiң идентификаторы. Адреске unicast бойынша жiберiлген десте адрес көрcетiлген интерфейске жеткiзіледi;

2)  anycast - интерфейстердiң жиынының идентификаторы (әртүрлi түйiндерге  тәуелдi). anycast бойынша адреске жiберiлген десте интерфейстердiң адрес көрcетiлген бiреуiне жеткiзіледi (ең жақын,   маршруттаудың хаттамасымен анықталған шарамен сәйкес);

3)  multicast - интерфейстердiң жиынының идентификаторы (әдетте әртүрлi түйiндерге тәуелдi) multicast бойынша адреске жiберiлген десте, бұл адреске тап болған барлық интерфейстерге жеткiзіледi.

IPv6 толықтай хабарлау адресi болмайды, олардың функциясы multicast адрестерге тапсырылған.

Адрестерді жазумен танысу (адрестерді мәтiндiк таным).

Мәтiндiк жолдардың түрiндегi адрестерді ipv6-ның ұсынысы үшiн үш үйреншiктi формалар бар:

Негізгі пішіні мынадай түрде x:x:x:x:x:x:x:x, мұндағы 'x' он алтылық  битті сан. Мысал:

fedc:ba98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210

1080:0:0:0:8:800:200C:417A

IPv6 адрестердің кейбiр түрлерiн жазуы әдiсінің артынан ұзын тiзбектерде нөлдiк бит жиi болады. Құрамында нөлдiк бит болатын адрестерді жазу үшiн, артық нөлдердiң алып тастауы үшiн өте ыңғайлы арнайы синтаксисте болады. "::" жазуларын қолдану 16 нөлдiк биттің бар болу топтарын көрсетедi."::" комбинациясы адресті тек қана жазған кезде көрiнiп қала алады."::"тiзбектелуі сонымен бiрге  бастапқы немесе қорытындылаушы нөлдердiң адреске жазуынан құтылу үшiн қолданыла алады. Мысалы:

         1080:0:0:0:8:800:200c:417

 - unicast- -адрес;

ff01:0:0:0:0:0:0:43

 - multicast  адрес;

0:0:0:0:0:0:0:1

 - кері байланыс адресі;

0:0:0:0:0:0:0:0

 - специфицирленбеген адрес.

Мына түрде болуы мүмкін:

1080::8:800:200c:417

 - unicast –адрес;

ff01::43

 - multicast адрес;

::1

 - кері байланыс адресі;

::

 - специфицирленбеген адрес.

 

IPv4 және IPv6-мен жұмыс істеуге өте ыңғайлы жазудың альтернативті пішіні болып x:x:x:x:x:x:d.d.d.d табылады, мұндағы 'x' он алтылық битті адрес коды, ал 'd' ондық 8-битті, кiшi адрестің құрайтын бiр бөлiктерi (стандартты IPv4 көрінісі). Мысалдар:

0:0:0:0:0:0:13.1.68.3

0:0:0:0:0:FFFF:129.144.52.38

Немесе сығылған түрде:

::13.1.68.3

::FFFF:129.144.52.38

Адрес түрінiң ұсынысы.

Спецификалық IPv6 адресі – биттер адрестерінің озық түрі. Ұзындықтың айнымалы өрiсi, озық биттер құрамындағы формат префиксі (Format Prefix - FP) деп аталады.

 

3 к е с т е - Форматтың  префиксы

Адрестің типі

Префикс (екілік)

Нотация IPv6

IPv4-адрес

00…1111 1111 1111 1111 (96 бит)

::FFFF/96

Кері байланыс

00…1 (128 бит)

::1/128

Ғаламдық unicast

01 – 1111 1100 0

4000::/2 – FC00::/9

Teredo

0010 0000 0000 0001 0000 0000 0000 0000

2001:0000::/32

Маршрутталмайтын

0010 0000 0000 0001 0000 1101 1011 1000

2001:DB8::/32

6to4

0010 0000 0000 0010

2002::/16

6Bone

0011 1111 1111 1110

3FFE::/16

Жергілікті арна unicastы

1111 1110 10

FE80::/10

Резервте

1111 1110 11

FEC0::/10

Жергілікті IPv6-адресі

1111 110

FC00::/7

multicast

1111 1111

FF00::/8

 

IPv6-де жергiлiктi байланыстар (Link-local) анықталған. Бұл жергiлiктi жүйеге және торлық арналарға жатады. Әрбiр интерфейс - IPv6 LAN бұл түрдiң адресін алуы керек. Мұндай адрестер FE80::/10мен басталады. Дестелер адресі бұл түрдiң тағайындалу орнымен жергiлiктi облыстың шектерiне бағыттала алмайды және басқа адреске жiберіле алмайды.

Географиялық unicast адрес провайдері, NSAP адресі, IPX иерархиялық адресі, Site-local-use адрес, Link-local-use адресі жіне IPv4-compatible host address қосқанда, unicast адресі  IPv6-ға иемденуiнiң бiрнеше формалары бар. Болашақта адрестердің қосымша түрлері анықталуы мүмкін.

Атқаратын түйiндер рөліне байланысты, түйiндер IPv6 елеулі немесе азғана IPv6 адрестердің iшкi құрылымы туралы мәлiметтi иемдене алады (ЭЕМ немесе жол көрсетушi). Аз дегенде, түйiн unicast адресін (өз адресін қоса алғанда) ешқандай да iшкi құрылымы болмайды деп санай алады. Демек 128 битті құрылымсыз жасалған түрде болады. ЭЕМ, өзі қосылған және әртүрлi адрестер әртүрлi мәндерді иемдене алатын, арналар үшiн желiнiң префиксi жайлы қосымша бiле алады N:

 

 

14 сурет

 

Күрделi ЭЕМ тағы басқа да адрестегі иерархиялық шекараларды қолдана алады. Қарапайым жол көрсетушiлер IPv6 адрестердің iшкi құрылымы туралы бiлмеуі мүмкін, маршруттау хаттамаларының жұмысын қамтамасыз етуi үшiн, жол көрсетушiлер бiр немесе бірнеше иерархиялық шекаралар туралы бiлуi керек. Белгiлi шекаралар әртүрлi жол көрсетушiлер үшiн ерекше болады және иерархия маршруттауындағы осы құрылғының орналасу жағдайына тәуелдi болады. IEEE MAC адресі сияқты, интерфейстiң сирек кездесетiн глобальды идентификаторының қосылуы авто-конфигурация адрестерінің өте оңай формасын iстей алады. Түйiн желiнiң идентификаторын бiле алады, жол көрсетушiден мәлiметтi хабарлама түрiнде алып және жол көрсетушi өзіне  қатысты әрiптестерiне мәліметті жiбереді және содан соң осы субжелi үшiн IEEE MAC адресін идентификатор интерфейсі ретiнде пайдалана отырып, өзi үшiн IPv6 адресті  құрастыра алады.

Спецификацияланбаған адрес. 0:0:0:0:0:0:0:0-шi адрес спецификацияланбаған адрес деп аталады. Ол қандай болмасын түйiнге тағайындалмауы керек. Бұл адрес адрестің жоқтығын  көрсетедi. Мұндай адрестің қолдануларының мысалы ретінде, кез келген IPv6 дейтограмманы жiберушiнiң өрiс адресін ол өз адресін бiлгенше алдын ала жiберiлген аты-жөнi  көрсетiлетiн ЭЕМ қызметтерін  көрсетуге болады.

Спецификацияланбаған адрес IPv6 дейтограмма немесе IPv6 маршруттау тақырыбының орналасқан жерін нұсқағыш ретінде қолданылмауы қажет.

Керi байланыстың адресі. 0:0:0:0:0:0:0:1 уникастты адресі керi байланыстың адресі деп аталады. IPv6 дейтограмма жiберу машинасы өзімен-өзi қолданыла алады. Оны интерфейстiң идентификаторы ретінде қолдануға болмайды.

Керi байланыстың адресі жiберушi түйiннiң сыртына жiберетiн IPv6 дейтограмма адресі ретiнде қолданылмауы керек. IPv6 дейтограмма керi байланыстың адресімен адрес ретiнде тағайындалу орындары түйiннiң сыртына жiберiле алмайды.

 

11 дәрiс. IPv4 адрестері салынған IPv6 адрестері

 

Дәрістің мақсаты: IPv6 дестелері арқылы IPv4 маршруттық инфрақұрылымы үшін IPv6 алгаритмдері тунельдердегі ұйымның  тетігінен тұрды.

Бұл әдісті пайдаланылатын IPv6 түйінінен, арнаулы IPv6 уникаст адрестер және  32  биттен кіші IPv4 адресі тағайындалады. Бұл адрестің түрі "IPv4-compatible IPv6 address" деп аталады және де 15 - суретте бейнеленген қалыпқа ие болады:

 

 

15 сурет

 

IPv4 адресінің ішінде болатын  IPv6 адресінің екінші түрі анықталған. Бұл адрес  IPv6 адрестерін IPv4 (қолдамағандықтан) адрестерде ұсыну үшін қолданылады. Бұл адрестердің түрі "IPv4-mapped IPv6 address" деп аталады және де 16 - суретте бейнеленген қалыпқа ие болады:

 

 

16 - сурет

 

NSAP адрестері. NSAP адрестерінің  IPv6  адрестеріне сәйкестігі келесідей болады (17 - сурет):

 

 

17 сурет

 

IPX адрестері. IPX және IPv6 адрестерінің сәйкестігі төмендегі 18 -  суретте көрсетілген:

 

 

18 сурет

 

Провайдерлiк жаhандық уникаст - адрестері. Провайдердің уникаст адрестері [ALLOC] түрінде сиппатталған тағайындауға ие болады. Бұл уникаст адрестердің бастапқы тағайындалуы IPv4 адрестерінің атқаратын қызметі сұлбада CIDR тәрізді [CIDR қараңыз]. Провайдердің жаhандық IPv6 уникаст адрестері төмендегі 19 - суретте суреттелгендей қалыпта болады:

 

 

19 сурет

 

Адрестің үлкен бөлігі жазылушының провайдерлік адрестің бір бөлігін анықтау үшін арналған.

Тiркеудiң идентификаторы провайдерлік адрестің бір бөлігін беретін тіркеушіні анықтайды. "Тiркеудiң префиксi" термині тіркеудің идентификатор өрісін қоса алғанда, адрестің үлкен бөлігіне жатады.

Провайдердiң идентификаторы жазылушының адресінің бiр бөлiгiн анықтайтын ерекше провайдерді береді. "Провайдердiң префиксi" термині провайдердiң идентификаторын қоса алғанда, адрестің үлкен бөлiгiне жатады.

Жазылушының идентификаторы бір және сол провайдерге қосылған, жазылушыларды бөлуге мүмкіндік береді. "Алдырушының префиксi" термині жазылушының идентификаторын қоса алғанда, адрестің үлкен бөлiгiне жатады. Интра-жазылушы адрестерінің бір бөлігі ғаламтор жазылушының жергілікті топологиясының келісімімен ұйымдастырылған. Бірнеше тұтынушылар бір және сол субжелі мен интерфейстер үшін адрестерінің интра-тұтынушылар облысын пайдалануын тілеуі мүмкін. Мұндай жағдайда интерфейстің идентификаторы - белгілі субжелі интерфейсін, ал субжелі идентификаторы ерекше физикалық арнаны анықтайды.

Жергілікті IPv6 уникаст адрестері. Жергілікті уникаст адрестерді пайдаланудың екі түрі болады. Жергілікті адрестер желісі және арна болып бөлінеді. Желінің жергілікті адресі - бір ғана жергілікті желімен (site), ал арнаның жергілікті адресі бір ғана арнамен жұмыс жасау үшін арналған. Жергiлiктi IPv6 уникаст адресі төменде 20 суретте суреттелген қалыпта болады:

 

 

20 сурет

 

Арнаның жергілікті адрестері белгілі арна арқылы айналымдар үшін арналған, мысалы, авто-конфигурациялар адрестерінің мақсаты үшін, көршiлер немесе маршруттағыш болмаған жағдайда іздестіреді. Маршруттағыштар жіберушінің жергілікті адрестері бар дестелерді басқа адрестерге жібермеуі керек. Жергілікті адрестер желісі 21 суретте көрсетілген қалыпта болады.

 

 

21 сурет

 

Жергiлiктi адрестер желiсін жергілікті ғаламторға қосылмаған жергілікті желілер немесе ұйымдар үшін пайдалана алады. Оларға  жаһандық  адрестің ғаламтор кеңістігін  немесе “ұрлау” префиксті адрестерді сұраудың қажеті жоқ. Бұның орынына IPv6 жергiлiктi адресін пайдалануға болады. Ұйым жаһандық ғаламтормен қосылған кезде, ол  жергілікті префикстік желіден префикстік жазылушыға  орын басуы жолымен жаһандық адрестерді құруы мүмкін. Маршруттау жіберушінің жергілікті адрестері бар дестелерді басқа адрестерге жібермеуі керек. Аnycast адресі IPv6 адресті мен бірнеше интерфейстермен қосып жазылған  (әдетте әр түрлi түйiндерге жататын), бұл ретте десте, anycast адресіне жіберілген, ең жақын  интерфейске бағыттауыш хаттамасының өлшемімен сәйкестігі болып табылады.

Аnycast адресі уникаст адрестік кеңістігінен ерекшеленеді, және де белгілі уникаст қалыптардың бірінде пайдаланылады. Қорыта келгенде, аnycast адрестері уникаст адрестерден синтаксистік айырмашылығы жоқ. Уникаст адрес бірден көп интерфейске қосып жазылған кезде, онымен қосып жазылған ол anycast адресіне және түйінге ауысады, бұл  адресті танып білу үшін, осылай кескінделуі тиіс. Топологикалық облысқа тиісті барлық интерфейстер тұрған жерді анықтайтын, кез келген anycast адрестреі үшін адрес префиксі Р болады. Обылыс шегінде, берілген Р, маршруттық жүйеде жеке кірісі сияқты, anycast тобының  әр мүшесi жарияланған болуы керек; облыстан тыс, берілген Р, anycast адрес Р перфикстері үшін маршрут жазбасына енгізілген болуы тиіс.

Жарамсыз жағдайда anycаst тобының (anycast set) Р префиксі нөлге тең болуы мүмкін, топ мүшелері ешқандай топологиялық жергіліктілікке ие болмауы мүмкін екенін байқаймыз. Бұндай жағдайда anycаst адресі барлық ғаламторда жеке маршруттық бірлік  (separate routing entry) ретінде жариялануы тиіс, өзімен маңызды шектеуді ұсынғандықтан, мұндай "жаhандық" anycаst   адрестердің сан мәні үлкен болуы мүмкін емес.

Ғаламтор провайдеріне қызмет көрсетуге жататын  маршруттауды сәйкестендіруді теру, қосымша аnycast адрестерінің жалғыз  күтілімі болып табылады. Белгілі провайдерлер немесе провайдерлердің тізбектелуі арқылы дестенің жеткізілуін қамтамасыз ету үшін мұндай IPv6 адрестері маршрут тақырыбында аралық сапада пайдалануы мүмкін. Белгілі субжелі немесе маршруттауларды теру, белгілі доменге қол жеткізуді қамтамасыз етеді, басқа марштруттауларды сәйкестендіруді терудің қосымша мүмкіндігі болуы мүмкін.

Аnycаst ғаламтор адрестері шектелген тәжірибе кең қолданыста болады, кейбір мүмкін болатын кедергілер мен қиындықтар [anycаst]-та қаралған. Аnycst IPv6 адрестерін қолдану кезінде келесі шектеулер болады:

1)  Аnycаst адресі IPv6 дестесіне адрестері жіберушісі ретінде  пайдалануға болмайды;

2)  Аnycаst адресі ЭВМ IPv6-ға жазыла алмайды, қорыта келгенде, ол тек қана маршруттағышқа жатуы мүмкін.

Маршруттағыштың желі асты anycаst адресі алдын ала анықталған және 22-суретте суреттелген қалыпқа ие болады:

 

 

22 сурет

 

Белгілі арнаны сәйкестендіретін, субжелінің префиксі anycаst  адресіне префикс болып табылады. Бұл anycаst адресі уникаст адреске синтаксис бойынша ұқсас болуы үшін интерфейстің арнасымен бірге интерфейсті сәйкестендіргіш нөлге тең болады.

Маршруттағыштармен бірге anycаst адрестерінің тобына жіберілген дестелер, барлық маршруттағыш субжелілеріне жеткізілетін болады. Бұл ретте барлық маршруттағыштар субжелілері anycаst адрестерімен жұмыс жасауды қолдауға тиісті. Нақты айырбас бірінші болып жауап беретін маршруттағыштармен ғана жүзеге асырылатын болады.

Маршруттағыштар жиынтығының бірі субжеліден алшақта бірлесіп әрекет қылу қажет болғанда, маршруттауыш субжелінің аnycаst адресі қосымшаларда пайдалануды болжауда.

 

Әдебиеттер тізімі

 

1.     Жданов А.Г., Рассказов Д.А., Смирнов Д.А., Шипилов М.М./под ред. Бабкова В.Ю. и Вознюка М.А. Передача речи по сетям с коммутацией пакетов (IP-телефония). – СПб.: ГУТ, 2001. – 165 с.

2.     Шелухин О.И., Лукьянцев Р.Ф. Цифровая обработка и передача речи. – М.: Радио и связь, 2000. – 454 с.

3.     Гольдштейн Б.С., Пинчук А.В., Суховицкий А.Л. IP-телефония. – М.: Радио и связь, 2001. – 336 с.

4.     Рабинер Л.Р., Шафер Р.В. Цифровая обработка речевых сигналов. – М.: Радио и связь, 1981. – 200 с.

5.   Олифер В., Олифер Н., Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. - СПб.:Питер, 2006 – 958 с.

6.     Чежимбаева К.С., Калиева С.А. Учебное пособие. Применение сетевого оборудования для локальных сетей. АИЭС. - Алматы, 2010. – 82 с.

7.   Чежимбаева К.С., Калиева С.А. Конспект лекций. Технологии пакетной коммутации. АИЭС. - Алматы, 2010. – 58 б.

 

Мазмұны

 

Кіріспе

3

1 дәріс. IP-желісі бойынша мәтіндік ақпаратты таратудың сапасы

4

2 дәріс. Кезектерге қызмет көрсету

8

3 дәріс. H.323 сигнал беру жүйесі

12

4 дәріс. SIP хаттамасының жалпы жұмыс істеу қағидасы

16

5 дәріс. MGCP  шлюз басқару хаттамасы

20

6 дәріс.Маршруттаудың хаттамалары

24

7 дәріс.Сытрқы  маршруттау хаттамалары

28

8 дәріс. Тапсыз бағыттау. DHCP және NAT хаттамалары

32

9 дәріс. Компьютерлердің доменді есімдері

36

10 дәрiс. Бағыттаудың  IPv6 архитектурасының болжамы

40

11 дәрiс.IPv4 адресі салынған IPv6 адрес

44

Әдебиеттер тізімі

48

 

2013 ж., Жиынтық жоспары реті 271