Коммерциялық емес акционерлік қоғам

Коммерциялық емес акционерлік қоғам

Алматы энергетика және байланыс университеті

Автоматы электр байланыс кафедрасы

Дестелер коммутациясының цифрлық желісі

5В071900 - Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандықтарының студенттері үшін дәрістер жинағы

Алматы 2012

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Ш. А. Мирзакулова, М. А. Абдуллаев. Дестелерді жалғайтын сандық желі. 5В071900 - Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандықтарының студенттері үшін дәрістер жинағы - Алматы: АЭжБУ, 2012. - 51 б.

«Дестелерді жалғайтын сандық желі» пәні бойынша жинақ он бір дәрістерден құралып, баяндалған. Оларда ақпараттарды өндеуді тарату принциптері; жергілікті есептеу және ғаламдық желілерін кұру негіздері, сонымен қатар желілік технологиялар қарастырылған.

Без.-15, кесте - 1, әдеб.көрсеткіші.- 5 атау.

Пікір беруші: физ-мат.ғыл.канд., доцент Аманбаев А. А.

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

Кіріспе

Пәнді оқытудың мақсаты желілік технологиялардың және пакет желілерінде деректерді жіберу хаттамаларының негіздерін зерттеу болып табылады.

Адамның қызмет саласын қамтыған болып жатқан өзгерістер жалпы түрде өмірлік құндылықтардағы материалдық құраушы ақпараттық құраушыға орын беретінінен тұрады.

Ақпаратты технологиялар саласындағы нағыз төңкеріс үшінші мың жылдықта әлемдік экономиканың жетекші саласына қалыптасқан Интернет жүйесінің пайда болуы және қарқынды дамуы болды.

Қазіргі уақытта Қазақстанда телекоммуникация саласының тез дамуы жаңа жоғары технологиялық қызметттер – мәліметтерді жіберу, ұялы байланыс және Интернет желісіне қатынауды ұсыну бойынша қызметтер сегментінің туындауымен негізделген. Дәстүрлі дыбыстық байланыс қызметтері интерактивті қызметтермен ығыстырыла бастады.

Байланыстың сандық стандартына ауысу ақпараттардың мазмұнын қорғаудың жоғарғы дәрежесімен ақпараттардың үлкен көлемін тезарада жіберуге мүмкіндік береді. Пакеттер коммутациясы технологиясы базасында құрылған толық сервисті желілер дамуының тенденциясы айқын көрінеді.

Қазіргі заманғы инфрақұрылымдағы компьютерлену және ақпараттану жетекші орындардың біріне шығады. Ақпараттық технологияларға сұраныс, қазіргі заманғы компьютерлер және желілік жабдық соңғы жылдары әлемдік экономиканың динамикасына және құрылымына елеулі әсер етеді.

Ақпаратты-телекоммуникациялық инфрақұрылымдарды жасауды ұлттық экономиканың жоғарылауының, қоғамның іскерлік және интеллектуалды белсенділігінің өсуінің, ауқымды масштабта ел беделін нығайтудың маңызды факторы ретінде қарастыру қажет.

Пәнді оқытудың мақсаты қашықтан қатынау, желілерді біріктіру, байланыс желілерін ең жақсы жобалау және оларға білікті қызмет көрсету тапсырмаларын шешу үшін телекоммутикациялық жүйелерді және пакетті коммутация желілерін құрудың, ақпараттарды жіберу және өңдеудің техникалық құралдарының теориялық негіздері саласындағы білімге ие телекоммуникация желілері және жүйелері саласында жоғары білікті маманды дайындау болып табылады.

Оқу жоспарында осы пән үшін 3 кредит бөлінген, барлығы – 135 сағат, оның ішінде аудиториялық сабақтар – 52, өзіндік жұмыс үшін – 113 сағат.

Курс

Семестр

Аудит.

сабақ

Дәрістер

Машық.

сабақ

Зертх

жұмыс

Курстық жұмыс

Емтихан

1-дәріс. Есептеу желілеріне кіріспе

Дәріс мақсаты: есептеу желілерімен және оның компоненттерімен танысу.

Есептеу желілері (ЕЖ) компьютерлік технологиялар және телекоммуникациялар эволюциясының логикалық нәтижесі болып табылады.

Бірінші компьютерлер қолайсыз үлкен болды (50-ші жылдар). Олар интерактивті жұмысқа арналмады, тек пакетті режимде жұмыс істеді. Бағдарламашы перфокартаға бағдарлама мәтінін енгізіп, оны есептеу орталығына алып барып, келесі күні басып шығарылған нәтижені алатын. Бұл кезде процессордың жұмысшы уақыты ең тиімді қолданылды. Мейнфреймалар қазір де қолданылады, себебі қуаты аз бірнеше компьютерлерге қарағанда, бір супер қуатты компьютерді ұстау және қызмет көрсету жеңіл.

60-шы жылдары есептеу процесін ұйымдастырудың жаңа тәсілі шықты. Уақытты бөлудің интеравтивті көп терминалды жүйелері дами бастады. Процессор біреу, оған бірнеше терминалдар қосылған. Жүйенің реакция уақыты қолданушы басқа қолданушылармен параллель жұмысты байқамайтындай жеткілікті аз болды. Жалпы файлдарға және перифериялық құрылғыларға қатынауды қамтамасыз ету қажет. Бұл сыртқы жағынан ЖЕЖ ұқсас, бірақ мұндай жүйе деректерді өңдеудің орталықтандырылған сипатына ие (бұл принцип банкоматтар желісінде бүгінде қолданылады). Бұл кезде бір-бірінен алыс қашықтықта орналасқан компьютерлерді біріктірудің қажеттілігі туындады. Бұл модемдердің көмегімен телефон желілері арқылы жүздеген километр қашықтықтағы компьютерге терминалды қосу мәселесін шешуден басталды. Мұндай жүйелер қолданушыға қуатты компьютерлердің бөлінетін ресурстарына қашықтықтан қатынауға мүмкіндік берді. Содан кейін компьютер-компьютер түріндегі байланыс жүзеге асырылды. Компьютерлер автоматты режимде деректермен алмасу мүмкіндігіне ие болды, ал бұл есептеу жүйесінде базалық механизм болып табылады. Бұл механизм негізінде файлдармен алмасу, электронды пошта, деректер базаларын синхрондау және т.б. қызметтері жүзеге асырылды.

70-шы жылдары үлкен интегралды сызбалар пайда болды. Бірінші мини компьютерлер пайда болды. Жақын орналасқан компьютерлер арасында деректермен алмасу қажеттілігі туындады. Осылай бірінші ЖЕЖ туындады. Компьютерлердің өзара қатынасы үшін бағдарламалық жасақтама (БЖ) және қосарластыру құрылғылары әзірленді. Бұл кезде ЖЕЖ-да жалғау үшін желіде деректерді ұсынудың өз тәсілдері және өз кабельдері бар әртүрлі стандартты емес құрылғылар қолданылды.

Дербес компьютерлер (ДК) 80-ші жылдары кең тарала басталды. Олар желілерді құру үшін мінсіз элементтер болып табылды. Бір жағынан олар желілік бағдарламалық жасақтаманың жұмысы үшін жеткілікті қуатты болды, екінші жағынан олардың қуаты күрделі тапсырмаларды шешу үшін жетпеді. Ethernet, Arcnet, Token Ring желісіне компьютерлерді біріктірудің стандартты технологиялары бекітілді.

Есептеуіш желі (ЕЖ) – бұл байланыс желілерімен жалғанған компьютерлердің жиынтығы. Желі түйіндері – желілік мекен-жайы бар соңғы немесе аралық құрылғылар. Бұл жұмысшы станциялар немесе серверлер (желілік интерфейсі бар компьютерлер), перифериялық құрылғылар (принтер, плоттер, сканер), желілік телекоммуникациялық құрылғылар (коллективті қолдану модемі) және маршрутизаторлар. Байланыс желілері кабельдермен, желілік адаптерлермен және басқа да коммуникация құрылғыларымен құрылған. Барлық желілік жабдық жүйелік және қолданбалы бағдарламалық жасақтама басқаруымен жұмыс жасайды. Есептеуіш желілер арқасында қолданушылар барлық компьютерлердің ресурстарын, бағдарламаларын және деректерін бірге қолдану мүмкіндігіне ие болды.

ЕЖ компоненттері:

- аппаратты тұғырнама (компьютерлер – дербес компьютерлерден супер ЭВМ және коммуникациялық жабдыққа– кабельді жүйелер, қайталағыштар, көпірлер, коммутаторлар, маршрутизаторлар, модульді концентраторлаға дейін);

- желінің бағдарламалық тұғырнамасы (желілік операциялық жүйелер – Novell NetWare, Windows NT және желілік қосымшалар – деректердің желілік базалары, пошталық жүйелер, коллективті жұмысты автоматтандыру жүйелері және т.б.).

Деректер желілері, АДЖ және деректерді жіберу қызметінің өзара қатынасы

Желілерді дамытуда маңызды фактор деректерді жіберудің пакетті қағидасын әзірлеу болып табылады. Деректер деп оларды сақтау, өңдеу және байланыс каналдары бойынша жіберу қолайлығын қамтамасыз ететін түрде ұйымдастырылған сандық сигналдарды айтады. Деректерді жіберу – бұл әдетте есептеуіш техниканың құралдарымен бұдан кейін өңдеу үшін электр байланыс құралдарымен бір пунктіден екіншісіне екілік сигналдар түрінде деректерді тасымалдау.

Деректерді жіберу қызметтері қолданушының электр байланыстың бір немесе бірнеше желілері негізінде деректерді жіберу бойынша қызметтердің белгілі бір жинағын ұсынуы үшін арналған. Олар телеқызметтерді ұйымдастыру үшін негіз болып табылады. Электр байланыстың қолданылатын желісіне тәуелді деректерді жіберудің келесі қызметтері ұйымдастырылады: Пакеттер коммутациясымен деректерді жіберу қызметтері; Дербес немесе пакеттер коммутациясымен деректерді жіберу қызметтерімен бірге жүзеге асырылған кадрлар ретрансляциясымен бірге деректерді жіберу қызметтері; Каналдар коммутациясымен бірге деректерді жіберу қызметтері; ЖҚТЖ (жалпы қолданыстың телефон желісі) желісі бойынша деректерді жіберу қызметтері; Каналдар коммутациясы, пакеттер коммутациясы және кадрлар ретрансляциясы қолданылатын ҚИСЖ бойынша деректерді жіберу қызметтері; Қызметтер интеграциясымен кең жолақты желі (К-ҚИСЖ) бойынша деректерді жіберу қызметтері; Коммутацияланбайтын каналдармен деректерді жіберу қызметтері.

Жалпы қолданыстағы деректермен алмасу қызметтерінің техникалық құралдарымен қамтамасыз етілетін қызметтер деректердің арнайы желілерімен қамтамасыз етіледі:

- Х.25 хаттамасы бойыншы пакеттердің коммутациясымен деректерді жіберу қызметтері;

- IP (v4 және v6 нұсқалары) жанұясына жататын хаттама бойынша пакеттер коммутациясымен деректерді жіберу қызметтері;

- Х.36 хаттамасы бойынша кадрлардың ретрансляциясымен деректерді жіберу қызметтері;

- коммутацияланбайтын сандық каналдармен деректерді жіберу қызметтері.

Сонымен қатар, жалпы қолданыстың мамандандырылмаған желілері бойынша деректерді жіберу мүмкіндігі анықталады: ЖҚТЖ желілері; АТ/Телекс желілері; У-ҚИСЖ желілері; К-ҚИСЖ желілері; коммутацияланбайтын ұқсас каналдар және радиоканалдар.

Деректерді жіберу қызметіне қатынаудың үш түрін бөліп қарау қажет:

- аралық коммутацияланбайтын желіні қолданбай тура қатынау;

- коммутацияланатын жалғау ұйымдастырылатын аралық коммутацияланатын желіні (қатынау желілері) қолданып, жанама қатынау (қатынау порт арқылы);

- тұрақты (коммутацияланбайтын) жалғау ұйымдастырылатын аралық коммутацияланатын желіні (қатынау желілері) қолданып, жанама қатынау (қатынау порт арқылы).

Деректерді жіберу желілері аяқталған деректер жабдығынан (АДЖ немесе DTE – Data Terminal Equipment) тұрмайды, сәйкесінше деректерді жіберу қызметі АДЖ қызметтерінен тұрмайды. АДЖ ақпаратты жіберуші, оны алушы немесе бір уақытта екеуі де болып табылуы мүмкін. АДЖ жіберу каналы және АПД көмегімен деректерді жібереді және (немесе) қабылдайды. Әдетте DTE ретінде ДК, үлкен ЭЕМ, терминал, деректерді жинау құрылғысы, касса аппараты, ауқымды навигациялық жүйе сигналдарының қабылдағышы немесе деректерді жібере немесе қабылдай алатын басқа құрылғы болуы мүмкін. Деректерді жіберу аппаратурасы (ДЖА немесе DCE – Data Circuit terminating Equipment) байланыс желісімен қолданушылардың компьютерлерін немесе жергілікті желілерін тікелей байланыстырады. DCE қызметі Қызмет белгілі түрдегі канал бойынша екі немесе одан көп DTE саны арасында ақпаратты жіберу мүмкіндігін қамтамасыз етуден тұрады. Бұл үшін DCE бір жағынан DTE-мен, екінші жағынан жіберу каналымен жалғауды қамтамасыз етуі тиіс. DCE мысалдары модемдер, ISDN желісінің терминалды адаптерлері, оптикалық модем, сандық каналдарға қосу құрылғылары.

Пакеттер коммутациясы бар желі, дейтаграммды механизмдер және виртуалды каналдардың механизмі

Кез келген желілер өз абоненттерін жалғаудың бір әдісін қолдайды. Бұл кезде тек толық байланысты топологияда абоненттердің кез келген жұбында өзінің коммутацияланбаған ЖЖ бар. Сондықтан әрбір желіде абоненттерді жалғаудың білгілі бір тәсілі қолданылады. Абоненттер коммутаторлармен жеке байланыс тізбектерімен жалғасады.

Желілердегі абоненттер коммутациясының екі әртүрлі сызбалары бар:

- КК – каналдар коммутациясы (телефонды желілерден);

- ПК – пакеттер коммутациясы (60-шы жылдардың соңынан, ауқымды желілерден).

Пакеттер коммутациясы бар желілерді (және каналдарды) басқа белгісі бойынша бөлуге болады: Динамикалық коммутациясы бар. Мысалы, телефон желілері, жергілікті желілер, TCP/IP желілері; Тұрақты коммутациясы бар – белгіленген каналдар (жалғау физикалық түрде ұзақ мерзімге орнатылады).

КК телефон желілерінде, ISDN желілерінде қолданылады. Жеке учаскелерді кезекті жалғаудан деректерді тікелей жіберуге арналған үздіксіз құрамалы физикалық канал түзіледі. Жеке учаскелер арнайы аппаратура –коммутаторлармен жалғасады. Деректерді жіберу алдында әрқашан жалғауды орнату процедурасы орындалады, оның барысында құрамалы канал жасалады. Жалғау табысты орнатылғаннан кейін қолданушы деректері жіберіледі. Олардың табысты жеткізуі түбіртекпен расталады. Жіберуді аяқтағаннан кейін ажыратуға сұраныс жіберіледі және растауды алған жағдайда канал болуын тоқтатады.

КК бар желілердің артықшылықтары: жеке пакет емес, ұзақ мерзімді синхронды деректер ағыны жіберілген кезде тұрақты жылдамдықты деректер ағынын жіберген кезде жақсы жұмыс жасайды. Кемшіліктері жалғаудан бас тарту мүмкіндігі және әртүрлі жылдамдықта жұмыс істейтін аппаратураны қолдану мүмкінсіздігі (себебі деректердің буферизациясы жоқ) болып табылады.

ПК – бұл компьютерлік пульсті трафикті тиімді жіберуге арналған абоненттер коммутациясының техникасы. Жеке қолданушы трафигінің пульсация коэффициенті 1:100 құрауы мүмкін. ПК кезінде қолданушы хабарламасы бастапқы түйінде пакеттерге бөлінеді. Әрбір пакет мекен-жайы және пакет нөмірінен тұратын тақырыпқа ие. Пакеттер тәуелсіз блоктар ретінде жіберіледі және тағайындау түйінінде жиналады.

Пакетті желінің коммутаторларында пакеттерді уақытша сақтауға арналған ішкі буфер жадысы бар. Бұл магистралды байланыстарда трафик пульсациясын тегістеуге мүмкіндік береді. Абоненттер жұптары үшін байланыстың коммутацияланған каналының болуы тиімді – деректерді жіберген кезде кідіріс жоқ, бірақ канал көп уақыт тоқтап тұрады. ПК кезінде уақыт бірлігінде жіберілетін деректердің жалпы көлемі көп. Себебі жеке абоненттердің пульсациясы уақытта бөлінеді.

2-дәріс. Ашық жүйелер және OSІ моделі.

Дәріс мақсаты: OSI және TCP/IP моделдерімен танысу.

Біртекті емес құрылғылары және бағдарламалық жасақтамасы бар желілерде деректерді бір уақытта ұсыну үшін ISO (International Standardization Organization) стандарттары бойынша халықаралық ұйымы 1984 жылы OSI (Open System Interconnection) ашық жүйелер байланысының базалық моделін әзірледі. Бұл модель байланыс сеансын ұйымдастырған кезде әртүрлі желілік орталарда деректерді жіберу ережелерін және процедураларын сипаттайды. Модельдің негізгі элементтері деңгейлер, қолданбалы процестер және физикалық жалғау құралдары болып табылады. OSI моделінің әрбір деңгейі желі бойынша деректерді жіберу процесінде белгілі бір тапсырманы орындайды. Базалық модель желілік хаттамаларды әзірлеу үшін негіз болып табылады. OSI желідегі коммуникациялық қызметтерді жеті деңгейге бөледі, олардың әрқайсысы ашық жүйелердің өзара әрекеттесу саласындағы процестің әртүрлі бөліктеріне қызмет етеді. OSI моделі соңғы қолданушының қосымшаларына тимей, тек өзара әрекеттің жүйелік құралдарын ғана сипаттайды. Қосымшалар жүйелік құралдарға қарап, өзара әрекеттің өзіндік хаттамаларын жүзеге асырады. Егер қосымша өзіне OSI моделінің кейбір жоғарғы деңгейлерінің қызметін өзіне ала алатын болса, онда деректермен алмасу үшін ол OSI моделінің қалған төменгі деңгейлерінің қызметтерін орындайтын жүйелік құралдарға бірден қарайды.

Компьютер-жіберушінің әрбір деңгейі ол тура жалғасқандай сол деңгейде компьютер-алушымен әрекет етеді. Мұндай байланыс логикалық немесе виртуалды байланыс деп аталады. Шын мәнінде өзара әрекет бір компьютердің аралас деңгейлері арасында жүзеге асырылады. Компьютер-жіберушідегі ақпарат барлық деңгейлер арқылы өтуі тиіс. Содан кейін ол физикалық орта бойынша жіберіледі және компьютер-жіберушіден жіберілген деңгейге жеткенге дейін барлық қабаттар арқылы қайтадан өтеді. Көлденең модельде екі бағдарламаға деректермен алмасу үшін жалпы хаттама талап етіледі. Тік модельде көршілес деңгейлер API қолданбалы бағдарламалардың интерфейсін қолданып, деректермен алмасады. Желіге жіберу алдында деректер хаттамалық бірліктерге (PDU) бөлінеді. PDU деректерді жіберген кезде БЖ барлық деңгейлері арқылы кезектесе өтеді. Әрбір деңгейде PDU желі бойынша деректерді табысты жіберу үшін қажетті осы деңгейдің бассқарушы ақпараты (тақырыбы) қосылады. Қабылдайтын жақта PDU кері тәртіпте барлық деңгейлер арқылы өтеді. Әрбір деңгейде осы деңгейдің хаттамасы PDU тақырыбының ақпаратын оқиды, содан кейін жіберуші жақтан осы деңгейде PDU-ға қосылған ақпаратты өшіреді және оны келесі деңгейге жібереді.

OSI моделін екі әртүрлі модельдерге бөлуге болады:

- бағдарламалардың өзара әрекеттесу механизмін және әртүрлі машиналарда процестерді қамтамасыз ететін хаттамалар негізінде көлденең модель;

- бір машинада бір-бірінің көршілес деңгейлерімен қамтамасыз етілетін қызметтер негізінде тік модель (2.1-суретті қараңыз).

2.1 сурет – OSI моделіндегі компьютерлердің өзара әрекеттесуінің сұлбасы

2.1 кесте – OSI моделінің деңгейлері

OSI моделінің деңгейлері	Деректер сақтауға бағытталған хаттамалар	Деректер алмастыруға арналған хаттамалар	Деректер блоктары- ның аттары
Қолданбалы 7-деңгей	RADIUS, PAP,TACACS, CHAP, SSH	HTTP, Telnet, DNS, SNMP, SMTP, FTP, NFS, NTP, SNTP, X.400, X.500, POP3	Хабарлама
Өкілдік 6- деңгей		SNMP, FTP, Telnet, SMTP, NCP, AFP, ICA	Хабарлама
Сеансті 5-деңгей	SSL, TLS, SOCKS, SSH	ASP, ADSP, DLC, NBT, NetBIOS, RPC	Хабарлама
Тасымалдау- шы 4-деңгей		TCP, UDP, NBP, SPX, RTMP, SMB, RTP	Сегмент, дейтаграмма
Желілік 3-деңгей	IPSec (IKE, AH, ESP)	IP, ICMP, IGMP, RIP, DHCP, ARP, RARP	Десте
Каналды 2-деңгей	L2F, L2TP, PPTP	STP, ATM, SLIP, FDDI, Ehternet, Frame Relay, Token Ring, PPP	Кадр
Физикалық 1-деңгей		RS-232, xDSL, ISDN (E1, T1), Ehternet, Fast Ehternet, Gigabit Ehternet,	Бит

2.1-кестеде OSI моделінің деңгейлері және әйгілі хаттамалар келтірілген.

Модельдің барлық деңгейлерінің қызметтерінің қысқаша сипаты:

- қолданбалы – желілік қызметтерге қатынауға мүмкіндік беретін интерфейстердің жинағын ұсынады;

- сеансты – қашықтағы процестер арасындағы әрекеттесуді (сеансты) қолдау;

- тасымалдаушы – желі бойынша деректерді жіберуді басқарады, жіберуді растауды қамтамасыз етеді;

- желілік – маршруттау, деректер ағындарын басқару, жеткізу үшін хабарламаларды бағыттау, логикалық желілік мекен-жайларды оларға сәйкес келетін логикалық желілік мекен-жайларды және атауларды түрлендіру;

- каналды – кадрларды қалыптастыру және ортаға қатынауды басқару;

- физикалық – ақпаратты жіберудің битті хаттамалары.

Деректерді жіберу ортасы және әдістері

Компьютерлік желілерді құру үшін әртүрлі физикалық ортаны қолданатын байланыс тізбектері қолданылады. Физикалық орта ретінде коммуникацияларда қолданылады: металдар (негізінен мыс), өте түссіз шыны (кварц) немесе пластик және эфир. Деректерді жіберудің физикалық ортасы «бұралмалы жұп» кабелі, коакмиалды кабельдер, талшықты-оптикалық кабель және қоршаған кеңістік түрінде болуы мүмкін. Байланыс желілері немесе деректерді жіберу желілері – бұл аралық аппаратура және ақпараттық сигналдар (деректер) жіберілетін физикалық орта. Байланыстың бір желісінде мысалы, каналдарды жиілікті немесе уақытша бөлу арқылы байланыстың бірнеше каналдарын (виртуалды немесе логикалық каналдар) жасауға болады. Деректерді жіберу каналы – бұл байланыс желісінен және деректерді жіберу (қабылдау) аппаратурасынан тұратын деректермен екі жақты алмасу құралы. Деректерді жіберу каналдары бір-бірімен ақпарат көздері және ақпарат қабылдағыштары арқылы байланысады.

Деректерді жіберудің физикалық ортасына тәуелді байланыс каналдарын бөлуге болады:

- изоляциялаушы және экрандаушы орамасыз байланыстың сымды желілері;

- кабельді – «бұрамалы жұп», коаксиалды кабельдер немесе оптикалы-талшықты кабельдер;

- эфир бойынша таралатын электромагнитті толқындардың сигналдарын жіберу үшін қолданылатын сымсыз (жер үсті радиоканалдары және спутник байланыстары) желілер.

Есептеу желілерінде бір компьютерден басқасына деректерді қайта жіберу кезекпен, битпен жүзеге асырылады. Деректердің биттері ұқсас немесе сандық сигналдар түрінде деректерді жіберу каналдары бойынша жіберіледі.

Есептеу желілерінде деректерді жіберу үшін қолданылатын құралдардың жиынтығы (байланыс желілері, деректерді жіберу және қабылдау аппаратуралары) деректерді жіберу каналымен аталады. Жіберілетін ақпараттың формасына тәуелді деректерді жіберу каналдарын ұқсас (үздіксіз) және сандық (дискретті) деп бөлуге болады. Деректерді жіберу және қабылдау аппаратурасы деректермен дискретті түрде (яғни, деректердің бірліктеріне және нөлдеріне дискретті электр сигналдары сәйкес келеді) жұмыс істейтіндіктен, ұқсас канал арқылы оларды жіберген кезде дискретті деректерді ұқсас деректерге түрлендіру (модуляция) талап етіледі.

Мұндай ұқсас деректерді қабылдаған кезде кері түрлендіру - демодуляция қажет. Модуляция/демодуляция – сандық ақпаратты ұқсас сигналдарға және керісінше түрлендіру процестері. Модуляциялаған кезде ақпарат деректерді жіберу каналы жақсы жіберетін жиіліктегі синусоидалды сигналмен ұсынылады.

Модуляция әдістеріне жатады: амплитудалық модуляция; жиілікті модуляция; фазалық модуляция жатады.

Дискретті сигналдарды деректерді жіберудің сандық каналы арқылы жіберген кезде потенциалды және импульсті кодтау қолданылады.

Потенциалды немесе импульсті кодтау жоғары сапалы каналдарда қолданылады, ал синусоидалды сигналдар негізіндегі модуляция канал жіберілетін сигналдарға күшті бұрмалаулар енгізген кезде жағдайда қолайлы. Әдетте модуляция аналогты формада дауысты жіберу үшін әзірленген байланыстың аналогты телефон каналдары арқылы деректерді жіберген кезде ауқымды желілерде қолданылады және сондықтан импульстерді тікелей жіберу үшін жарамайды. Синхрондау тәсілдеріне тәуелді есептеу желілеріндегі деректерді жіберу каналдарын синхронды және асинхронды деп бөлуге болады. Синхрондау деректерді жіберудің түйіні қабылдаушы түйін келетін деректерді қашан қабылдауды бастау керектігін білу үшін қандай да бір сигналды қабылдаушы түйінге жіберуі үшін қажет. Деректердің жіберудің синхронды жіберуі синхрондаушы импульстерді жіберу үшін қосымша байланыс желісін талап етеді. Жіберетін станцияның биттерін жіберу және оларды қабылдаушы станцияның қабылдауы синхроимпульстердің пайда болу сәтінде жүзеге асырылады. Деректерді асинхронды жіберген кезде байланыстың қосымша желісі талап етілмейді. Бұл жағдайда деректерді жіберу белгіленген ұзындықтың блоктары (байттары) арқылы жүзеге асырылады. Синхрондау жіберілетін байт алдында және одан кейін жіберілетін қосымша биттермен (старт-биттермен және стоп-биттермен жүзеге асырылады. Деректермен алмасқан кезде есептеу түйіндері арасында деректерді жіберудің үш әдісі қолданылады:

- симплексті (бір бағытты) жіберу (теледидар, радио);

- жартылай дуплексті (қабылдау/жіберу кезектесе жүзеге асырылады);

- дуплексті (екі бағытты), әрбір түйін бір уақытта деректерді жібереді және қабылдайды (мысалы, телефон арқылы сөйлесулер).

3-дәріс. HDLC каналды деңгейдің хаттамасы

Дәріс мақсаты: HDLC протоколымен танысу.

HDLC (High-Level Data Link Control) – ISO моделінің каналды деңгейінің (бит-бағдарлы) деректерді жіберуді жоғары деңгейлі басқарудың хаттамасы және каналды деңгейдің (SDLC, LAP, LAPB, LAPD, LAPX және LLC) басқа хаттамаларын құруға арналған негіз болып табылады.

HDLC хаттамасы IBM фирмасының SDLC (Synchronous Data Link Control, 1970 жылы) хаттаманы негізінде жасалған. HDLC жалғауға бағдарланған, сондай-ақ бағдарланбаған қосылуды қарастырады, сонымен қатар нүкте-көп нүкте жалғауларында қолданылуы мүмкін. Қазіргі уақытта асинхронды теңгерілген режимді қолданумен (АВМ) негізінен нүкте-нүкте жалғауларында қолданылады. Ол үздіксіз ARQ (сырғымалы терезе) көмегімен ағынды басқару механизмін жүзеге асырады және жартылай дуплексті және толық дуплексті жіберуді, бір нүктелі және көп нүктелі конфигурацияны, сонымен қатар коммутацияланатын және коммутацияланбайтын каналдарды қолдайтын міндетті емес мүмкіндіктерге (опцияларға) ие.

HDLC хаттамасының SDLC хаттамасынан ерекшеліктері бар. Біріншіден, HDLC хаттамасында 32 битті бақылау сомасына арналған нұсқа бар. Екіншіден, SDLC қарағанда HDLC «loop» и «hub go-ahead». Loop (контур) конфигурацияларын қамтамасыз етпейді – бірінші түйін бірінші және соңғы екіншілік түйіндермен жалғасқан кезде контурдың топологиясын білдіреді. Аралық екіншілік түйіндер біріншілік түйіндердің сұрауына жауап беріп, бір-бірі арқылы хабарламалар жібереді.

Hub go-ahead (дайын алдыға) – кіріс және шығыс каналдардың болуын қарастырады. Біріншілік түйін екіншілік түйіндермен байланысу үшін шығыс каналды қолданады. Екіншілік түйіндер біріншілік түйіндермен байланысу үшін кіріс каналды қолданады. Кіріс канал біріншілік түйінмен сызба бойынша әрбір екінші гүлтізбекті тізбек арқылы жалғасады.

HDLC және SDLC арасындағы басты айырмашылық HDLC үш жіберу режимін қамтамасыз еткен кезде, SDLC тек бір жіберу режимін қамтамасыз ететіні болып табылады. HDLC келесі үш жіберу режимін қамтамасыз етеді:

- қалыпты жауапты реакциясының режимі (NRM – Normal Response Mode). SDLC де осы режимді қолданады. Бұл кезде екіншілік түйіндер бірінші түйін рұқсат бермегенге дейін біріншілік түйінмен байланыса алмайды.

- асинхронды жауапты реакция режимі (ARM – Asynchronous Response Mode). Бұл жіберу режимі екіншілік түйіндерге рұқсат алмай-ақ бірінші түйіндермен байланыс жасауға мүмкіндік береді;

- асихронды теңгерілген режим (ABM – Asynchronous Balanse Mode). АВМ режимінде жағдайға тәуелді біріншілік немесе екіншілік түйін ретінде әрекет ете алатын «аралас» түйін пайда болады.

Станциялардың үш түрі бар:

- біріншілік (жетекші) станция (Primary terminal) каналды басқаруға және оның жұмысқа жарамдығын қалпына келтіруге жауапты. Ол каналға қосылған екіншілік станцияларға командалардың кадрларын шығарады. Өз кезегінде ол осы станциялардан жауап кадрларын алады. Нүкте-көп нүкте жалғауларында әрбір екіншілік станциялардан жеке байланыстарды қолдайды;

- екіншілік (жүргізуші) станция (Secondary terminal) жетекші станцияның командаларына жауап беріп, соның бақылауымен жұмыс істейді. Тек біріншілік станциямен тек бір сеансты ғана қолдайды. Екіншілік станция каналды басқаруға жауап бермейді;

- аралас станция (Combined terminal) жетекші, сонымен қатар жүргізуші станциялардың қызметтерін атқара алады. Командаларды да, жауаптарды да шығарады. Тек нүкте-нүкте жалғауы.

HDLC процедураларының негізгі элементтерін қолданатын және жұмыс процесі кезінде өз мәртебесін (біріншілік, екіншілік, аралас) өзгертуге қабілетті станциялар арасында өзара үйлесімділікті қамтамасыз етуге арналған каналды конфигурациялаудың үш тәсілі:

- теңгерілмеген конфигурация (UN – Unbalanced Normal) бір біріншілік станцияның және бір немесе одан көп екіншілік станциялардың бір нүктелі немесе көп нүктелі, жартылай дуплексті немесе толық дуплексті конфигурацияда коммутацияланатын немесе коммутацияланбайтын каналмен жұмысын қамтамасыз етеді. Конфигурацияны теңгерілмеген деп атайды, себебі біріншілік станция әрбір екіншілік станцияны басқаруға және режимді орнату командаларының орындалуына жауап береді;

- симметриялық конфигурация (UA – Unbalanced Asynchronous) HDLC стандартының бастапқы нұсқасында болды және бірінші желілерде қолданылды. Бұл конфигурация станцияның екі тәуелсіз екі нүктелі теңгерілмеген конфигурацияның қызмет етуін қамтамасыз етеді. Әрбір станция біріншілік және екіншілік мәртебесіне ие және келесі әрбір станция логикалық түрде екі станция ретінде қарастырылады. Басты станция каналдың екінші соңында немесе керісінше екіншілік станцияның командаларын жібереді. Дербес логикалық объектілер болып табылатын станция біріншілік, сонымен қатар екіншілік станция ретінде жұмыс істей алатынына қарамастан, нақты командалар және жауаптар бір физикалық каналға мультипликацияланады. Бұл тәсіл қазіргі уақытта сирек қолданылады.

- теңгерілген конфигурация (BA – Balanced Asynchronous) екі аралас станциядан тұрады, жіберу әдісі – жартылай дуплексті немесе дуплексті, канал – коммутацияланатын немесе коммутацияланбайтын. Аралас станциялар каналда тең мәртебеге ие және бір-біріне рұқсатсыз трафикті жібере алады. Әрбір станция каналды басқаруға бірдей жауапкершілік артады.

Станция логикалық күйлердің бірінде болуы мүмкін:

- логикалық ажырату күйі (LDS – Logical Disconnect State). Бұл күйде станция жіберуді жүргізе және ақпаратты қабылдай алмады. Егер екіншілік станция қалыпты ажырату режимінде (NDM – Normal Disconnection Mode) болса, онда ол біріншілік станциядан нақты рұқсатты алғаннан кейін ғана кадрларды қабылдай алады. Егер ажыратудың асихронды режимінде (ADM – Asynchronous Disconnection Mode) болса, онда екіншілік станция өз еркімен жібере алады;

- инициализация күйі (IS – Initialization State). Қашықтағы екіншілік /аралас станцияға басқаруды беру және қашықтағы станциялар арасында параметрлермен алмасу үшін қолданылады;

- ақпаратты жіберу күйі (ITS – Information Transfer State). Барлық станциялармен ақпаратты жіберуге және қабылдауға рұқсат етілген. Станциялар NRM, ARM, ABM режимдерінде болуы мүмкін.

HDLC хаттамасында кадр 3.1-суретте көрсетілген құрылымға ие.

3.1 сурет – HDLC кадрының форматы

Бит – бағдарлы хаттама байттарға бөлінбейтін биттердің ағыны түріндегі ақпараттарды жіберуді қарастырады. Сондықтан кадрларды бөлу үшін арнайы реттілік – жалаушалар қолданылады.

Ашылатын және жабылатын жалаушалар 01111110 кодтарын ұсынады, қабылдағышқа кадрдың басын және соңын анықтауға мүмкіндік беріп, HDLC-кадрды рамкалайды. Осы жалаушалардың арқасында, HDLC-кадрда кадр ұзындығының жолы жоқ. Кейде бір кадрдың соңындағы жалауша келесі кадрдың бастапқы жалаушасы болуы мүмкін (бірақ міндетті емес). Каналға қосылған станциялар жалаушаның екі еселенген реттілігін үнемі бақылайды. Жалаушалар HDLC кадрлары арасындағы канал бойынша үнемі жіберілуі мүмкін. Байт жалаушаның реті жалаушалардан кейін деректерде шығуы мүмкін және егер арнайы шараларды орындамаса, онда биттердің бұл реттілігі кадрдың аяқталғаны туралы сигнал беретін жалауша ретінде жүйемен қабылдануы мүмкін, бұл кадрларды жіберу кезіндегі қателіктерге алып келуі мүмкін. Сондықтан жіберуде кадрды қалыптастырған кезде бит-стаффинг (Bit stuffing) процедурасы орындалады, оның мәні келесіде. Тақырыпты жібергеннен кейін тақырыптан кейін түсетін барлық деректер оларда алты мердігерлік келесі бірліктердің болуына тексеріледі. Егер деректерде мұндай реттілік кездессе, онда бесінші бірліктен кейін деректерге нөл қойылады. Деректерді қабылдаған кезде керісінде процедура орындалады: 1111101 комбинацияларында нөл алынады, нәтижесінде деректер бастапқы қалпына келеді.

Жол – мекен-жай нүкте-көп нүкте конфигурацияларында ғана бірнеше мүмкін болатын құрылғылардан біреуін сәйкестендіру қызметін орындайды. Екі нүктелі конфигурацияда HDLC мекен-жайы желіден қолданушы құрылғысына (10000000) немесе керісінше (11000000) жіберу бағытын белгілеу үшін қолданылады.

Жол – бақылау және басқару 1 немесе 2 байтты алады. Оның құрылымы жіберілетін кадрдың түріне тәуелді. Кадрдың түрі басқарушы жолдың бірінші биттерімен анықталады:

- 0 – ақпараттық фрейм (I). Ең қарапайым пішім I-фрейм болып табылады. OSI деңгейінің ең жоғарғы қабаттары туралы ақпараттан тұрады, сонымен қатар бақылау ақпараттарынан да тұруы мүмкін. Ақпараттық кадрдың басқарушы жолы екі ретті нөмірден тұрады. N(S) нөмірі (жіберудің реттік нөмірі) берілетін кадрдың реттік нөмірімен байланысты. N(R) (қабылдаудың реттік нөмірі) қабылдайтын станция күтетін келесі кадрдың реттік нөмірін білдіреді. N(R) алдыңғы кадрлардың растауы ретінде қолданылады. N(R) жолы іске қосылатын растауды (квитирование) қамтамасыз етеді. Биттер (P/F) (Poll/Final –сұрау/аяқтау) ағынды және қателіктерді бақылауға қатысады. Басты түйін P/F битті екіншілік түйінге оған жылдам жауап керек екендігін хабарлау үшін қолданады. Екіншілік түйін осы P/F битті оның соңғы жіберуіндегі ағымдағы фрейм бастыға жауапты екендігін басты түйінге хабарлайды;

- 10 – Supervisory (S) frame басқарушы. S-frame басты ақпаратты, мәртебе туралы есепті ұсына алады, сонымен қатар I-фреймді алуды растай алады. S- фреймдерде ақпараттық жол жоқ;

- 11 – Unnumbered (U) frame нөмірленбеген түрі. U-frames сонымен қатар басқару мақсаттарында да қолданылады: инициализация немесе ажырату, станцияны тастау және сәйкестендіру және т.б. Командалардың және жауаптың нақты түрі HDLC процедурасының класына тәуелді.

Ақпараттық жол қолданушы деректерінен тұрады, яғни желі бойынша жоғары жатқан деңгей хаттамаларының - IP, IPX, AppleTalk, DECnet желілік хаттамалардың, сирек кезде өз хабарламаларын тікелей каналды деңгейдің кадрларына жіберген кезде қолданбалы хаттамалардың пакеттерін жіберу үшін арналған. Ақпараттық жол S-кадрларда және кейбір U-кадрларда болмауы мүмкін.

FCS (Frame Check Sequence) жолы – жіберу қателіктерін анықтау үшін қажетті басты реттілік. Оны есептеу негізінен CCITT V.41 ұсыныстарына сәйкес жүргізілетін X16+X12+X5+1 (CRC-16) полиноммен бірге циклдік кодтау әдісімен жүргізіледі. CRC әдісі барлық дара қателіктерді, екі еселенген қателіктерді және биттің тақ санындағы қателіктерді анықтайды. FCS келесі жолдар бойынша құрастырылады: мекен-жай, басқарушы жол, ақпараттық жол. FCS есептегеннен кейін қабылдағыш жағында жауап ретінде оң немесе теріс түбіртек жіберіледі.

4-дәріс. Жергілікті есептеу желілері

Дәріс мақсаты: ЖЕЖ және IEEE 802.x стандарттарымен танысу.

Жалпы жағдайда жергілікті есептеу желілері (ЖЕЖ) деп физикалық тізбектермен біріктірілетін желілердің барлық жабдығы (жұмысшы станциялар және перифериялық құрылғылар) бір-бірінен 1-2 км артық емес қашықтықта орналасқан бір немесе бірнеше бөлмелермен шектелген үлкен емес аумақта орналасқан желіні қарастырады. ЖЕЖ әдетте бөлімше немесе фирма шегінде қолданушыларға бөлінген ақпаратты жинау, сақтау, жіберу, өңдеу және ұсыну үшін арналған. Сонымен қатар ЖЕЖ Интернетке шыға алады. Жергілікті есептеу желісінде желіге біріктірілетін жүйелер арасындағы байланыстың ең тиімді құралы – жүйелі интерфейс. Жүйелі интерфейстерде жіберуші орта ретінде 100 Мбит/сек дейін және одан жоғары өткізгіштік қабілетті қамтамсыз ететін коаксиалды кабельдер, бұралмалы жұптар, талшықты-оптикалық кабельдер қолданылады.

Компьютерлердің арасындағы ара қашықтыққа тәуелді келесі ЖЕЖ бөлінеді:

- жергілікті есептеу желілері – LAN;

- аумақтық есептеу желілері, оларға өңірлік MAN және ауқымды WAN желілер жатады;

- корпоративті желілер.

Жергілікті желілерді келесілер бойынша жіктеуге болады:

- басқару деңгейі;

- арналуы;

- бір тектігі;

- компьютерлер арасындағы әкімшілік қатынастар;

- топологиясы;

- архитектурасы.

Деректерді жіберу ортасына қатынау әдістері

Желіге қатынау деп басқа станциялармен ақпарат алмасу үшін деректерді жіберу ортасымен станцияның (желі түйінінің) өзара қатынасын айтады. Ортаға қатынауды басқару – бұл деректерді жіберу ортасына станциялар қатынау құқығын алатын реттілікті орнату. Қатынаудың келесі әдістері жіктеледі:

- кездейсоқ;

- детерменделген.

Қатынаудың кездейсоқ әдістері бөлінеді:

- коллизияны анықтаумен көпше қатынау (таза ALOHA, слотталған ALOHA);

- салмақ түсіруді анықтаумен көпше қатынау (CSMA/CD коллизияны анықтаумен және CSMA/CA коллизиясының алдын алумен).

Детерменделген қатынау әдістері бөлінеді:

- сұрау әдісі;

- эстафеталық әдіс;

- тіркелімді қою әдісі;

- маркерлік әдіс;

- сұраудың басымдылығы бойынша қатынау әдісі.

70-шы жылдары Гавайи университетінен Норман Абрамсон өз әріптестерімен бірге каналға қатынауды бөлудің қарапайым әдісін ұсынды. Абрамсон каналды бөлудің осы тәсілін жүзеге асыратын жүйені ALOHA деп атады. Жүйе аралдарды өзара байланыстыратын жер үсті радиостанцияларынан тұрды. Идеясы тарату жүйесінде қолданушылардың кез келген санына бір каналды бақылаусыз қолдануға мүмкіндік беру болды.

1972 жылы Робертс таза ALOHA түрлендіруін ұсынды. Канал жұмысының бүкіл уақытын слоттарға бөледі. Слот өлшемі ол кадрдың ең жоғарғы уақытына тең болатындай түрде анықтайды. Негізгі айырмашылығы – таза ALOHA қолданушылардың ешқандай синхрондауын талап етпейді, ал слотталған ALOHA талап етеді.

CSMA/CD (Carrier Sensitive Multiple Access with Collision Detection), яғни салмақ түсіруді басқарумен және коллизияны анықтаумен көпше қатынау хаттамасы.

Мұндай желінің барлық түйіндері жіберудің тең құқылы қатысушылары болып табылады және тек егер осы сәтте басқа ешкім жібермесе, деректерді жіберу құқығына ие. Пакетті жібергеннен кейін түйін басқаларға мүмкіндік беріп, үзіліс жасауға міндетті. Қатынаудың осы әдісі Ethernet технологиясында қолданылады.

Салмақ түсіруді басқарумен және коллизияны анықтаумен көпше қатынау(CSMA/CA) әрбір компьютер желіге деректерді жіберу алдында өзінің мақсаты туралы сигнал береді, сондықтан қалған компьютерлер дайындалып жатқан жіберу туралы біледі және коллизияның алдын ала алады. Бірақ та кең таратушы хабарландыру желінің жалпы трафигін арттырады, оның өткізгіштік қабілетін азайтады. Сондықтан CSMA/CA CSMA/CD қарағанда баяу жұмыс жасайды.

Маркерлі қатынау - әкімші тағайындаған немесе құрылғылармен өздігінен таңдалған желі желіге түйіндерінің бірі түйіндер арасында кезектесе берілетін және деректерді жіберуге рұқсат беретін маркерді (арнайы пакет) генерациялайды. Жергілікті есептеу желісінде шиналық (ArcNet) және сақиналы (TokenRing) топологиямен қолданылады.

CSMA/CD әдісімен салыстырғанда желінің өткізгіштік қабілетін әділетті бөлуді қамтамасыз ететін Demand Priority қатынау әдісі. Сонымен қатар бұл әдіс синхронды қосымшалар үшін басым қатынауды қолдайды.

ІEEE 802.х стандарттарының құрылымы

1980 жылы IEEE институтында жергілікті желілерді стандарттау бойынша 802 комитет құрылған. Нәтижесінде жергілікті желілердің төменгі деңгейлерін жобалау жөніндегі ұсыныстардан тұратын IEEE 802-х стандарттарының жанұясы қабылданды. Осы комитет жұмысының нәтижелері Ethernet, ArcNet және Token Ring желілерінің фирмалық стандарттары негізінде жасалған ISO 8802-1...5 халықаралық стандарттарының негізін қалады.

IEEE басқа жергілікті желілердің хаттамаларын стандарттау бойынша жұмысқа басқа да ұйымдар қатысты. Осылай оптикалық талшықта жұмыс жасайтын желілер үшін стандарттау жөніндегі американдық институт ANSI деректерді жіберудің 100 Мбит/с жылдамдығын қамтамасыз ететін FDDI стандартын әзірледі. IEEE 802.X стандарттары OSI моделінің екі төменгі деңгейін – физикалық және каналды деңгейін қамтиды. Бұл осы деңгейлер жергілікті желілердің ерекшелігін ең жақсы деңгейде кескіндеуіне байланысты. Желілік деңгейден бастап үлкен деңгейлер ЖЕЖ, сондай-ақ АЕЖ (ауқымды есептеу желілері) үшін жалпы сипаттарға ие.

Жергілікті желілердің ерекшеліктері сонымен қатар каналды деңгейді екі қосымша деңгейге бөлуден де табылды:

- деректерді логикалық жіберу (Logical Link Control, LLC);

- ортаға қатынауды басқару (Media Access Control, MAC).

МАС деңгейінің астында әрекет ететін LLC деңгейі байланыс каналын орнатуға және қатесіз жіберуге және деректермен хабарламаларды қабылдауға жауап береді.

МАС деңгейі физикалық деңгейге бірлесе қатынауды, кадрлардың шекарасын анықтауды, кадрлардың тағайындау мекен-жайларын анықтауды қамтамасыз етеді.

МАС деңгейі жергілікті желілерде деректерді жіберудің бөлінетін ортаның болуынан пайда болды. Бұл деңгей желінің бір станциясының иелігіне белгілі бір алгоритмге сәйкес оны ұсынып, жалпы ортаны бірге қолдануды қамтамасыз етеді. Ортаға қатынауға рұқсат алғаннан кейін оны ең жоғарғы деңгей –тасымалдау қызметтері сапасының әртүрлі деңгейлерімен деректердің логикалық бірліктерін, ақпарат кадрларын жіберуді ұйымдастыратын LLC деңгейі қолдана алады. Қазіргі заманғы жерлікті есептеу желілері бөлетін ортаға қатынаудың әртүрлі алгоритмдерін жүзеге асыратын МАС деңгейінің бірнеше хаттамаларын таратуды алды. Бұл хаттамалар Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI, l00VG-AnyLAN сияқты технологиялардың ерекшеліктерін толығымен анықтайды.

LLC деңгейі сенімділік деңгейі әртүрлі түйіндер арасында деректер кадрларын жіберуге жауап береді, сонымен қатар оған қоса ұсынылатын желілік деңгеймен интерфейс қызметін жүзеге асырады. LLC деңгейі арқылы желілік хаттама каналды деңгейден қажетті сападағы оған қажетті тасымалдау операциясын сұрайды. LLC деңгейінде осы деңгейде кадрларды жоғалтқан немесе бұрмалаған жағдайда кадрларды қалпына келтіру процедураларының болуы немесе болмауымен ерекшеленетін, яғни осы деңгейдің тасымалдау қызметтерінің сапасымен ерекшеленетін бірнеше жұмыс режимдері бар. IEEE 802 стандарттары 4.1-суретте көрсетілген жеткілікті айқын құрылымға ие.

802 комитет шеңберінен тыс стандартталған технологиялар LLC (FDDI стандарт ANSI) хаттамасын қолдануға бағдарланады.

802.1 стандарты барлық технологиялар үшін жалпы сипатта (әртүрлі технологиялардың өзара қатынасын, базалық технологиялар негізінде өте күрделі желілерді құруды сипаттайды). 802.3, 802.4, 802.5 және 802.12 стандарттары олардың негізін қалаған фирмалық технологияларды жақсарту нәтижесінде пайда болған жергілікті желілердің технологияларын сипаттайды. Осылай 802.3 стандартының негізін Digital, Intel және Xerox (немесе Ethernet DIX) компаниялары әзірлеген Ethernet технологиясы құрады, 802.4 стандарты Datapoint Corporation компаниясының ArcNet технологиясының жинақтамасы ретінде пайда болды, ал 802.5 стандарты IBM компаниясының Token Ring технологиясына сәйкес келеді.

4.1 сурет – IEEE 802.X стандарттарының құрылымы

LLC деңгейі жоғарғы деңгейлерге процедуралардың үш түрін ұсынады:

- LLC1 – жалғауды орнатусыз және растаусыз сервис;

- LLC2 – жалғауды орнату және растаумен сервис;

- LLC3 - жалғауды орнатусыз, бірақ растаумен сервис.

5-дәріс. CSMA/CD қатынау әдісі

Дәріс мақсаты: CSMA/CD ортасына қатынау әдісімен танысу.

Барлық станциялар қосылған орта коллективті қатынау режимінде жұмыс жасайды. Кадрды жіберу мүмкіндігін алу үшін интерфейс-жіберуші бөлінетін орта (Multiply Access, MA) бос екендігін тексеруі тиіс. Оған сонымен қатар, салмақ түсіретін жиілік (Carrier Sense, CS) деп аталатын сигналдың негізгі гармоникасын тыңдау арқылы қол жеткізіледі. Ортаның «жұмыспен қамтылмау» белгісі осы сәтте жіберілетін бірліктер мен нөлдердің ретіне тәуелді 5-10 МГц тең Ethernet 10 Мбит/с барлық нұсқалары үшін қабылданған кодтаудың манчестерлік тәсілі кезінде онда салмақ түсіретін жиіліктің болмауы болып табылады.

Егер орта бос болса, онда түйін кадрды жіберу құқығына ие. Бұл кезде жіберу екі жаққа да таралады, осылай оларды желінің барлық түйіндері алады. Деректер кадрлары әрқашан әрқайсысы 10101010 мәніне ие 7 байттан және 10101011тең 8-ші байттан тұратын преамбуламен ілеседі. Соңғы байт кадр басын шектеушінің атауында болады. Преамбула қабылдағыштың хабарлағышпен битті және байтты синхрондауға кірген кезде қажет. Қатарынан жүретін екі бірліктің болуы қабылдағышқа преамбула аяқталғанын және келесі бит кадрдың басы болып табылатынын білдіреді. Кабельге жалғанған барлық станциялар жіберілетін кадрдың байттарын өздерінің ішкі буферлеріне жаза бастайды. Кадрдың бірінші 6 байты тағайындау мекен-жайынан тұрады. Өзінің мекен-жайын кадрдың тақырыбында көрсететін станция өзінің ішіндегісін өзінің ішкі буферіне жазуды жалғастырады, ал қалған станциялар осымен кадрды қабылдауды тоқтатады. Тағайындау станциясы алынған деректерді өңдейді, өзінің стегі бойынша оларды жоғарыға жібереді. Ethernet кадры тағайындау мекен-жайынан ғана емес, сондай-ақ деректер көзінің мекен-жайынан тұрады, сондықтан станция-алушы кімге жауап қайтару керектігін біледі. Кадрды жіберуді аяқтағаннан кейін желінің барлық түйіндері пакетаралық интервалға (Inter Packet Gap, IPG) 9,6 мкс тең технологиялық үзіліске шыдауы тиіс. Бұл үзіліс желілік адаптерлерді бастапқы жағдайына келтіру үшін, сонымен қатар бір станцияның ортасын монополиялық басып алудың алдын алу үшін қажет. Технологиялық үзіліс аяқталғаннан кейін түйіндер орта бос болғандықтан өз кадрын жіберуді бастай алады.

Ортаны тыңдау механизмі және кадрлар арасындағы үзіліс екі немесе одан көп станция орта бос деп, өз кадрларын жіберуді бастайтын жағдайдың болмауына кепілдеме бере алмайды. Бұл кезде коллизия болады, себебі екі кадрлардың деректері жалпы кабельде соқтығысады және ақпараттың бұрмалануына алып келеді.

Коллизия – бұл Ethernet желісінің жұмысындағы қалыпты жағдай. Коллизия туындаған кезде бірнеше станциялар абсолютті бір уақытта жіберуді бастауы міндетті емес, мұндай жағдайдың ықтималдығы төмен. Бір түйін жіберуді бастайды, ал біраз (қысқа) уақыттан кейін басқа түйін ортаны тексеріп, салмақты анықтамай (бірінші түйіндердің сигналдары оған әлі жеткен жоқ) өз кадрын жіберуді бастайтын жағдайлардың ықтималдығы жоғары. Осылай, коллизияның пайда болуы желі түйіндерінің кеңістікте таралуының салдары болып табылады.

Коллизияны нақты өңдеу үшін барлық станциялар бір уақытта кабельде туындайтын сигналдарды бақылайды. Егер жіберілетін және байқалатын сигналдар бір-бірінен ерекшеленсе, онда коллизияны анықтау дерегі тіркеледі (Collision Detection, CD). Желінің барлық станциялары коллизияны тез анықтауының ықтималдығын арттыру үшін коллизияны анықтаған станция өз кадрын жіберуді тоқтатады (еркін жерде, байттың шекарасынан тыс жерде) және jam-реттілік деп аталатын 32 биттен тұратын арнайы реттілік желісіне жіберумен коллизия жағдайын күшейтеді. Осыдан кейін коллизияны анықтаған станция жіберуді тоқтатуы және қысқа кездейсоқ уақыт интервалына үзіліс жасауы тиіс. Содан кейін ол ортаны ұстап, кадрларды жіберуге қайтадан әрекет жасай алады. Кездейсоқ үзіліс келесі алгоритм бойынша таңдалады: үзіліс = L х (кейінге қалдыру интервалы).

Ethernet технологиясында кейінге қалдыру интервалы 512 битті интервалдардың мәніне тең таңдалған. Битті интервал кабельдегі деректердің ретті екі биттерінің пайда болуы арасындағы уақытқа сәйкес келеді; 10 Мбит/с жылдамдығы үшін биттік интервалдың шамасы 0,1 мкс немесе 100 нс тең.

L бұл [О, 2N] диапазонынан тең ықтималдықпен таңдалған бүтін сан, мұндағы N –кадр дерегін жіберуге қайталама әрекеттің нөмірі: 1, 2,..., 10. 10-шы әрекеттен кейін үзіліс таңдалатын интервал артпайды. Осылай, Ethernet технологиясындағы кездейсоқ үзіліс 0-ден 52,4 мс дейінгі мәндерді қабылдай алады. Егер кадрды жіберудің 16 ретті әрекеттері коллизияны туындатса, онда хабарлағыш әрекеттерді тоқтатып, бұл кадрды тастауы тиіс. Сипатталған алгоритм кейінге қалдырудың қиылған экспоненциалды екілік алгоритмінің атауымен аталады.

Кадрлар пішімдері

IEEE 802.3 құжатта сипатталған Ethernet технологиясының стандарты МАС деңгейі кадрының жалғыз пішімінің сипатын береді. МАС деңгейінің кадрына IEEE 802.2 құжатта сипатталған LLC деңгейінің кадры салынуы тиіс болғандықтан, IEEE стандарттары бойынша Ethernet желісінде тақырыбы MAC және LLC деңгейшелері тақырыптарының комбинациясы болып табылатын каналды деңгей кадрының жалғыз нұсқасы қолданылады.

Сонда да тәжірибеде Ethernet желілерінде каналды деңгейде 4 әртүрлі пішімдердің (түрлердің) кадрлары қолданылады. Бұл LLC деңгейшесі жалпы хаттамадан бөлінбеген кезде және сәйкесінше LLC тақырыбы қолданылмаған кезде IEEE 802 стандарттарын қабылдауға дейін болған Ethernet технологиясы дамуының ұзақ тарихымен байланысты. Digital, Intel және Xerox үш фирманың консорциумы 1980 жылы 802.3 комитетінің қарастыруына халықаралық стандарттың жобасы ретінде Ethernet стандартының өз фирмалық нұсқасын ұсынды, бірақ 802.3 комитеті DIX ұсыныстарынан кейбір жерлерінде ғана ерекшеленетін стандартты қабылдады. Ерекшеліктер Ethernet желілерінде кадрлардың екі әртүрлі түрлерінің пайда болуына алып келген кадр пішіміне де қатысты болды.

Кадрдың тағы бір пішімі Ethernet желілерінде өз хаттамаларының стегі жұмысын тездету бойынша Novell компаниясының күш салуы нәтижесінде пайда болды.

Сонымен кадрдың төртінші пішімі кадрлардың алдыңғы пішімдерін бір жалпы стандартқа алып келу бойынша 802:2 комитеті қызметінің нәтижесі болды.

Бүгін барлық СА, СА драйверлері, желілік құрылғылар тәжірибеде қолданылатын Ethernet технологиясы кадрларының барлық пішімдерімен жұмыс істей алады, бұл кезде кадр түрін анықтау автоматты түрде орындалады. Ethernet кадрларының барлық осы төрт түрінің пішімдері 5.1-сурете келтірілген.

5.1 сурет – Ethernet кадрларының түрлері

802.3/LLC кадрының тақырыбы преамбула және SFD жолдарсыз тақырыптың сегіз жолын анықтайтын IEEE 802.3 және 802.2 стандарттарында анықталған кадрлар тақырыптарының жолдарын біріктеру нәтижесі болып табылады:

- преамбула (Preamble) жолы жеті синхронды байттан 10101010 тұрады. Манчестерлік кодтау кезінде бұл комбинация 5 МГц жиіліктегі периодты толқынды сигнал ретінде физикалық ортаға ұсынылады;

- кадрдың бастапқы шектеушісі (Start-of-frame-delimiter, SFD) бір байттан 10101011 тұрады. Осы бит комбинациясының пайда болуы келесі байт – бұл кадр тақырыбының бірінші байты екендігін көрсететін нұсқау болып табылады;

- ұзындығы 6 байт тағайындау мекен-жайы (Destination Address, DA);

- негізгі көз мекен-жайы (Source Address, SA) – 6 байт;

- ұзындығы (Length, L) – 2 байт кадрдағы деректер жолының ұзындығын анықтайды;

- деректер жолы (Data) 0-ден 1500 байтқа дейін тұруы мүмкін. Бірақ егер жолдың ұзындығы 46 байттан аз болса, онда кадрды 46 байт ең аз рұқсат етілген мәнге дейін толтыру үшін толтыру жолы қолданылады;

- толтыру жолы (Padding) деректер жолының 46 байт ең аз ұзындығын қамтамасыз ететін толтырғыштардың сол байт санынан тұрады. Бұл коллизияны анықтау механизмінің түзу жұмысын қамтамасыз етеді. Егер деректер жолының ұзындығы жеткілікті болса, онда толтыру жолы кадрға шықпайды.

- бақылау сомасының жолы (Frame Check Sequence, PCS) 4 байттан тұрады. Бұл мән CRC-32 алгоритмі бойынша есептеледі. Кадрды алғаннан кейін жұмысшы станция осы кадр үшін бақылау сомасын жеке есептеуді орындайды, алынған мәнді бақылау сомасы жолындағы мәнмен салыстырады және алынған кадрдың бұрмаланбағанын тексереді.

802.3 кадры МАС-деңгейшесінің кадры болып табылады, сондықтан 802.2 стандартқа сәйкес оның деректер жолына кадрдың басында және соңында жалаушаларын алынған LLC деңгейшенің кадры салынады және ұзындығы 3 (LLC1 режимінде) немесе 4 байт (LLC2 режимінде) тақырыпқа ие, деректер жолының ең үлкен өлшемі 1497 немесе1496 байтқа дейін.

Novell компаниясы ұзақ уақыт бойы деректер жолына салынған ақпараттың түрін сәйкестендіру қажеттігі болмағандықтан (NetWare операциялық жүйесіндегі желілік деңгейдің жалғыз хаттамасы IPX хаттамасының пакеті болды) өз NetWare операциялық жүйесінде LLC кадрының қызметтік жолдарын қолданбады. Енді жоғарғы деңгейдің хаттамасын сәйкестендіру қажеттілігі болған кезде Novell компаниясы 802.3/LLC стандартты кадрларды қолдана бастады.

Сонымен қатар Ethernet II кадры деп аталатын Ethernet DIX кадры Raw 802.3 кадрының құрылымымен сәйкес келетін құрылымға ие. Бірақ Ethernet DIX кадрындағы 2 байтты кадр ұзындығы (L) Raw 802.3 жолы хаттама түрінің жолы ретінде қолданылады. Туре (Т) немесе EtherType атауына ие болған бұл жол LLC кадрының DSAP және SSAP жолдарының мақсаттарына – осы кадрдың деректер жолына өз пакетін салған жоғарғы деңгейдің хаттамасы түрін көрсету үшін арналған.

6-дәріс. Token-Ring

Дәріс мақсаты: Token-Ring технологиясымен танысу.

Token Ring стандартының желілері желінің барлық станцияларын сақинаға біріктіретін кабельдердің қиындыларынан тұратын деректерді жіберудің бөлінетін ортасын қолданады. Сақина жалпы бөлінетін ресурс ретінде қарастырады. Қатынау алгоритмі сақинаны белгілі бір тәртіпте қолдану құқығына ие станцияларда жіберуге негізделген. Сақинаны қолдану құқығы маркер немесе токен деп аталатын кадрдың арнайы пішімінің көмегімен беріледі.

Token Ring стандартын 1985 жылы 802.5 комитеті қабылдаған. Осы уақытта IBM компаниясы Token Ring стандартын өзінің негізгі желілік технологиясы ретінде қабылдады. Token Ring желілері екі битті жылдамдықтармен жұмыс істейді – 4 және 16 Мбит/с. Бірінші жылдамдық 802.5 стандартында анықталған, ал екінші жылдамдығы Token Ring технологиясының дамуымен анықталған. Әртүрлі жылдамдықтарда жұмыс істейтін станциялардың бір сақинада араласуына жол беруге болмайды. 16 Мбит/с жылдамдықпен жұмыс істейтін

Token Ring технологиясы Ethernet қарағанда күрделі технология болып табылады. Ол бас тартуға төзімділік қасиеттеріне ие. Token Ring желісінде сақина тәрізді құрылымның кері байланысын қолданатын желі жұмысын бақылау процедурасы анықталған – жіберілген кадр әрқашан станция-жіберушіге оралады. Кейбір жағдайларда желі жұмысындағы анықталған қателіктер автоматты түрде жойылады, мысалы, жоғалған маркер қалпына келтіріледі. Басқа жағдайларда қателіктер тек тіркеледі, ал оларды жоюды қызмет көрсететін қызметкерлер қолмен орындайды.

Желіні бақылау үшін станциялардың бірі МАС-мекен-жайының ең жоғарғы мәні бар станция ретінде сақинаны инициализациялау уақытында таңдалатын белсенді монитордың рөлін атқарады. Егер белсенді монитор істен шықса, сақина инициализациясының процедурасы қайталанады және жаңа белсенді монитор таңдалады. Желі белсенді монитордың бас тартуын анықтай алуы үшін соңғысы жұмысқа жарамды күйінде әрбір 3 секундта өзінің қатысуының арнайы кадры генерацияланады. Егер бұл кадр желіде 7 секундтан артық уақытта шықпаса, онда желінің қалған станциялары жаңа белсенді мониторды таңдау процедураларын бастайды.

Маркер кадры әрқайсысының ұзындығы бір байт үш жолдардан тұрады:

- бастапқы шектеуші (Start Delimiter, SD) маркердің басында, сонымен қатар кез келген кадрдың басында шығады;

- қатынауды басқару (Access Control) төрт жолдан тұрады: РРР, Т, М және RRR, мұндағы РРР – басымдылық биттері, Т – маркер биті, М – монитор биті, RRR – басымдылықтың резервті биттері. 1-де орнатылған Т биті осы кадр қатынау маркері болып табылатынын көрсетеді. Монитор биті 1-ге белсенді монитормен және 0-ге кез келген басқа станциямен, жіберуші маркермен немесе кадрмен қойылады. Егер белсенді монитор 1 мәні бар монитор битінен тұратын маркерді немесе кадрды көрсе, онда белсенді монитор бұл кадр немесе маркер бір кезде сақинаны айналғанын және станциялармен өңделмегенін біледі. Егер бұл кадр болса, онда ол сақинадан жойылады. Егер бұл маркер болса, онда белсенді монитор оны ары қарай сақина бойынша жібереді;

- соңғы шектеуші (End Delimeter, ED) – маркердің соңғы жолы.

Деректер кадры маркер сияқты үш жолдан тұрады және бірнеше қосымша жолдардан тұрады:

- бастапқы шектеуші (Start Delimiter, SD);

- кадрды басқару (Frame Control, FC);

- тағайындау мекен-жайы (Destination Address, DA);

- негізгі көз мекен-жайы (Source Address, SA);

- деректер (INFO);

- бақылау сомасы (Frame Check Sequence, PCS);

- соңғы шектеуші (End Delimeter, ED);

- кадр мәртебесі (Frame Status, FS).

Деректер кадры сақинаны басқару үшін қызметтік деректерді (МАС-деңгейінің деректері) немесе қолданушы деректерін (LLC-уровня) тасымалдай алады. Token Ring стандарты МАС-деңгейдің басқарушы кадрларының 6 түрін анықтайды. FC жолы кадрдың түрін (МАС немесе LLC) анықтайды және егер ол МАС ретінде анықталса, онда жол сонымен қатар кадрлардың алты түрінің қайсысы осы кадрмен ұсынылған. Кадрлардың осы алты түрінің тағайындалуы:

- оның мекен-жайы бірегей екендігіне көз жеткізу үшін, станция сақина бірінші рет жалғанған кезде Мекен-жайдың көшірмесін жасау кадры жіберіледі (Duplicate Address Test, DAT);

- басқа станцияларға ол жұмысқа қабілетті екендігі туралы хабарлама жіберуі үшін белсенді монитор периодты түрде сақинаға Белсенді монитор бар кадрын жібереді (Active Monitor Present, AMP);

- резервті монитор бар (Standby Monitor Present, SMP), белсенді монитор болып табылмайтын кез келген станциямен жүргізіледі;

- резервті монитор Сұрау маркері кадрын (Claim Token, CT) жібереді, белсенді монитор бас тартқанына күдік туған жағдайда резервті мониторлар қайсысы жаңа белсенді монитор болатынын өзара келіседі;

- желілік мәселе (кабельдің үзілуі, станцияны анықтау, станцияны, маркерді күтпей жіберуші кадрды анықтау, станцияның істен шығуы) туындаған жағдайда станция Сигнал кадрын (Beacon, BCN) жібереді. Әрбір станция өзінің (NAUN) алдыңғы көршісінен BCN кадрын қабылдағанға дейін BCN кадрларын периодты түрде жібереді. Нәтижесінде сақинада тек бір алдыңғы көршісімен мәселесі бар станция ғана BCN кадрларын жібереді. Token Ring желісінде әрбір станция өзінің алдыңғы көршісінің МАС-мекен-жайын біледі, сондықтан Beacon-процедура дұрыс жұмыс жасамайтын станцияның мекен-жайын анықтауға алып келеді;

- тазалау кадрын (Purge, PRG) барлық станцияларды бастапқы жағдайына ауыстыру және сақинаны бұрын жіберілген кадрлардан тазалау үшін жаңа белсенді монитор қолданады.

802.5 стандартында 802.3 стандартындағы құрылымның мекен-жайы пайдаланылады. Тағайындау мекен-жайларында және дерек көздерінде 2 немесе 6 байт ұзындық болуы мүмкін. Дереккөз мекен-жайында тағайындау мекенжайындағы секілді сол мөлшер мен пішім бар. INFO кадр мәліметтер өрісінде МАС деңгейінің сипатталған басқарушы деңгейлерінің бірінің мәліметтері немесе LLC деңгей кадрына қапталған пайдаланушы мәліметтері болуы мүмкін. Бұл өрісте стандартпен белгіленген ең ұзын ұзындық жоқ, дегенмен маркерді ұстап тұру уақыты мен кадрды жіберу уақыты арасындағы уақыт қатынастарына негізделген оның мөлшеріне шектеулер бар. FS мәртебе өрісінде 1 байт ұзындық бар және 4 резервті битті және 2 төменгі өріс: мекенжайды тану А биті және кадрды көшіру С битін қамтиды. Бұл өріс CRC қосындысын есептеумен қоса берілмейтін болғандықтан, қолданылатын биттер сенімділік үшін қайталанады: FS мәртебе өрісі. Бөлетін жүйелілік бастапқы және соңғы шектегіші бар екі байттан тұрады. бөлетін жүйелілік биттер ағымының кез келген жерінде пайда болуы мүмкін және кадрдың немесе маркердің ағымдағы жіберілуі өзгеретіндігі туралы сигнал береді.

Token Ring стандарты бастапқыда желідегі байланыстардың жасалуын MAU (Multistation Access Unit) немесе MSAU (Multi-Station Access Unit) деп аталатын концентраторларының көмегімен, яғни көп бекетті қол жетімділік құрылғыларымен қарастырды.

FDDI желісінің сипаттамасы

FDDI стандарты (Fiber Distributed Data Interface, мәліметтердің оптоталшықты үлестірілген интерфейсі) –ANSI институтымен ұсынылған болатын, содан кейін ANSI спецификацияларына сәйкес келетін ISO стандартымен қабылданды. Жіберудің жоғарғы жылдамдығына (100 Мбит/с) және оптоталшықты кабельді қабылдауға бағытталған. Бұл кезде кедергіден қорғалған, ақпараттарды жіберудің ең көп құпиялылық артықшылықтары және абоненттердің жақсы гальваникалық шешімі бар. Жіберудің жоғарғы жылдамдығы аз жылдамдықты желілерге қол жетімсіз тапсырмаларды шешуге мүмкіндік береді (уақыттың нақты масштабында кескіндерді жіберу). Оптоталшықты кабель ретрансляциясыз бірнеше километр арақашықтыққа мәліметтерді жіберу проблемасын шешеді, қаланы түгел қамтитын және бұл кезде қателердің ең төменгі деңгейі бар желі көлемдері бойынша көбін жасауға мүмкіндік береді. FDDI стандартының негізіне маркерлі қол жетімділік әдісі алынған болатын. Сақиналық топология. Желіде жан-жаққа таралған оптоталшықты кабель қолданылады, оның біреуі резервте тұрады, дегенмен бұндай шешім пайдалануға және ақпаратты екі еселенген 200 Мбит/с тиімді жылдамдықпен толық дуплексті жеткізуге мүмкіндік береді (бұл кезде екі арнаның әрқайсысы 100 Мбит/с жылдамдықпен жұмыс істейді). Сақинаға қосылған, концентраторы бар жұлдызша-сақиналық топология қолданылады (Token-Ring секілді).

FDDI желісінің негізгі техникалық сипаттамалары:

- желінің ең көп абоненттер саны– 1000;

- желі сақинасының ең көп ұзақтығы – 20 км;

- желі абоненттері арасындағы ең ұзын арақашықтық – 2 км;

- жіберу ортасы – көп модты оптоталшықты кабель (будың электр витасын қолдану мүмкін);

- қол жетімділік әдісі – маркерлі;

- ақпаратты жіберу жылдамдығы – 100 Мбит/с (200 Мбит/с).

Желінің жалпы ұзындығын 20 км шектеу кабельдегі сигналдардың басылуына байланысты емес, қол жетімділікті шекті рауалы уақытын қамтамасыз ету үшін сақина бойынша сигналдың толық жүруінің уақытын шектеу қажеттілігіне байланысты. Абоненттер арасындағы ең ұзын арақашықтық (көп модты кабель кезінде 2 км) кабельдегі сигналдардың басылуымен анықталады (ол 11 дБ аспауы тиіс). Сондай-ақ бір модты кабельді қолдану мүмкіндігі қарастырылған, бұл жағдайда абоненттер арасындағы арақашықтық 45 км жетуі мүмкін, ал сақинаның жалпы ұзындығы – 200 км.

Сонымен қатар электр кабельде FDDI іске асыру да бар (CDDI – Copper Distributed Data Interface немесе TPDDI – Twisted Pair Distributed Data Interface). Бұл кезде RJ-45 ағытпалары бар 5-дәрежелі кабель қолданылады. Бұл жағдайда абоненттер арасындағы ең ұзын арақашықтық кемінде 100 м болуы керек. Бұл кезде жабдықтың үйлесімділігіне кепілдік жоқ.

Мәліметтерді FDDI жіберу үшін осы стандарт үшін арнайы жасалған 4В/5В коды қолданылады. Кодтың басты қағидасы – нөлдер мен бірліктердің ұзын жүйелігінен аулақ болу. 4В/5В коды кабельдің секундына 125 миллион сигналды өткізу қабілеттілігі кезінде манчестер коды жағдайы секілді 200 МБод емес, 100 Мбит/с жіберу жылдамдығын қамтамасыз етеді (немесе 125 МБод). Бұл кезде берілетін ақпараттың әрбір төрт биттеріне (әрбір полубайтқа немесе нибблға) кабель бойынша берілетін бес битке сәйкес қойылады. Бұл қабылдағыштың қабылданған мәліметтердің қабылданған төрт биттің синхронизациясын бір рет қалпына келтіруіне мүмкіндік береді. Осылайша қарапайым NRZ коды мен өзін-өзі синхрондау арасындағы әрбір биттегі компромисс манчестер кодымен жеткізіледі. Сигналдар NRZI кодымен (TPDDI жағдайында) және MLT-3 (FDDI жағдайында) кодталады.

FDDI стандарты абоненттер сақинасына қосуды қарастырады:

- А класы (қосарлап қосу абоненттері, DAS – Dual-Attachment Stations) желінің екі сақинасына да қосылады (ішкі және сыртқы);

- В класы (дара қосу абоненттері, SAS – Single-Attachment Stations) желінің тек бір (сыртқы) сақинасына ғана қосылады. Олар А класты адаптерлермен салыстырғанда қарапайым және арзан, бірақ олардың мүмкіндіктері жоқ. Оларды желіге апат кезінде сөндіретін тек концентратор немесе айналма коммутатор арқылы ғана қосуға болады.

7-дәріс. X.25 желісін құрудың жалпы қағидалары

Дәріс мақсаты: X.25 технологиясының жұмысын талдау.

Пайдаланушыларға мәліметтерді жіберудің (PDN) қолжетімді желілерімен ғаламдық желінің байланыстылығын қамтамасыз ету үшін 1970 жж. хаттамалардың белгілі жиынтығы талап етілді. PDN (TELENET және TYMNET) желілері жетістікке жетті, бірақ хаттамаларды стандарттау жабдықтың дамыған үйлесімділік және өте төменгі бағалары есебінен PDN абоненттер санын одан да жоғары көтеретіндігі белгілі болды. Нәтижесінде ең танымал болып табылатын Х.25В хаттамалар тобы өңделді. Х.25 хаттамасы телефон көшірмелерімен өңделген болатын. Х.25 қасиеттерінің бірі оның халықаралық сипаты болып табылады. Х.25 желілерінің технологиясында бірнеше елеулі белгілер бар:

- желі құрылымында арнайы құрылғының болуы - PAD (Packet Assembler Disassembler), желі бойынша берілетін және өңдеу үшін компьютерлермен жіберілетін алфавиттік-сандық терминалдардан бастап байттардың ең төменгі жылдамдықты старт-стопты ағымдарын пакеттерге жинауға арналған;

- мәліметтер ағымдарын басқаратын және қателерді түзететін қосылыстарды орнату арқылы арналық және желілік деңгейлерде хаттамаларды пайдаланумен хаттамалардың үш деңгейлі стектерінің бар болуы;

- көлік хаттамаларының дара стектерін желінің барлық тораптарында бағдарлау – желілік деңгей арналық деңгейінің тек бір хаттамасымен жұмыс істеуге ғана есептелінген және ІР хаттамасына ұқсас әртүрлі желілерді біріктіре алмайды.

Х.25 желісі әртүрлі географиялық нүктелерде орналасқан және сандық және баламалық бола алатын жоғары жылдамдықты белгіленген арналармен жалғанған пакеттер коммутациясының орталығы (ПКО) деп аталатын коммутаторлардан (Switches, S) тұрады (7.1-суретті қараңыз).

7.1 сурет – Х.25 желісі

Асинхронды старт-стоптық терминалдар желіге PAD құрылғысы арқылы қосылады. Олар іштей салынған және алыстатылған болуы мүмкін. Іштей салынған PAD құрылғысы коммутатор тіреуінде орналасқан. Терминалдар іштей салынған PAD құрылғысына рұқсатты асинхрондаған интерфейс көмегімен телефон желісі бойынша алады. Іштей салынған PAD құрылғысы телефон желісіне ансинхрондаған интерфейс арқылы бірнеше модемдердің көмегімен қосылады. Алыстатылған PAD құрылғысы белгіленген Х.25 байланыс арнасы арқылы коммутаторға қосылған шағын автономды құрылғыны ұсынады. Алыстатылған PAD құрылғысына терминалдар асинхронды интерфейс арқылы қосылады, әдетте осы мақсат үшін RS-232C интерфейсі пайдаланылады.

Х.З стандартымен анықталған PAD негізгі функцияларына: синхрондаған терминалдардан алынған пакеттердегі символдар жиыны; пакеттердегі мәліметтер өрістерін бөлу және мәліметтерді синхрондаған терминалдарға шығару; қосылыстарды орнату процедураларымен басқару және Х25 желісі бойынша қажетті компьютерден ажырату; талап бойынша асинхронды терминал бойынша старт-стопты сигналдарды және биттердің жұптылығын тексеруді қосқанда символдарды жіберу; пакетті толтыру, күту уақытының аяқталуы және басқалар секілді сәйкес келетін шарттар болған кезде пакеттерді жылжыту. Терминалдарда Х.25 желісінің соңғы мекенжайлары жоқ. Мекен-жай белгіленген арнаның көмегімен Х.25 пакеттерінің коммутаторына қосылған PAD портын иемденеді. «Интеллектуалды емес» терминалдарды алыстатылған компьютерлерге қосу тапсырмасы қазіргі уақытта өте сирек туындайтындығына қарамастан, PAD функциясы әліде сұраныста қалады. PAD құрылғысы касса терминалдарының және асинхронды RS-232 интерфейсі бар банкоматтардың Х.25 желілеріне қосу үшін жиі пайдаланылады. Х.28 стандарты терминал параметрін, сондай-ақ терминалдың PAD құрылғысымен өзара әрекеттесу хаттамасын анықтайды. Терминалда жұмыс істеу кезінде пайдаланушы ең алдымен символ пәрмендерінің стандартты жиынтығын пайдалана отырып, PAD құрылғысымен кейбір мәтіндік диалог жүргізеді. PAD терминалмен екі режимде: басқарушы және мәліметтерді беруде жұмыс істей алады. Басқарушы режимде пайдаланушы пәрмендердің көмегімен Х.25 желісі бойынша қосылысты орнату тиісті, сондай-ақ PAD жұмысының (пакетті жедел жөнелту пәрменін белгілеу үшін символды таңдау, символдардың эхо-жауап режимін орнату) параметрлерін орнатуға тиісті компьютердің мекен-жайын көрсете алады. Пайдаланушы PAD құрылғысының көмегімен қажетті компьютермен қосылысты орнатады, содан кейін қажетті бағдарламаларды іске қоса отырып, өз экранында терминалды компьютерге жергілікті қосқан кездегі секілді және олардың жұмысының нәтижелерін қарай отырып, осы компьютердің ОЖ (мәліметтерді PAD құрылғысымен беру режимінде) диалог жүргізе алады.

Компьютерлер және жергілікті желілер әдетте Х.25 желісіне тікелей Х.25 адаптері немесе өз интерфейстерінде Х.25 хаттамаларын қолдайтын бағыттаушы арқылы қосылады. PAD құрылғыларымен басқару үшін желіде Х.29 хаттамасы бар, осы хаттаманың көмегімен желі торабы желі бойынша PAD алыс басқара және конфигурациялай алады. Мәліметтерді беру қажеттілігі кезінде Х.25 желісіне қосылған компьютерлер тікелей PAD қызметтерін қолданбайды, өз беттерімен желіде виртуалды арналарды орнатады және олар бойынша Х.25 пакеттерінде мәліметтерді береді.

Х.25 желілеріндегі адресациялау

Егер Х.25 желісі сыртқы әлеммен байланыспаса, онда ол кез келген ұзындықтағы мекенжайды (мекенжайдың өріс пішімі шектерінде) пайдалана алады және мекенжайларға ерікті мәндерді бере алады. Х.25 пакетіндегі мекенжай өрісінің ең көп ұзындығы 16 байтты құрайды. Х.121 CCITT ұсынысы жалпы пайдалану мәліметтерін беру желісі үшін мекенжайларды нөмірлеудің халықаралық жүйесін анықтайды. Егер Х.25 желісі басқа Х.25 желілерінің мәліметтерімен алмасқысы келсе, онда Х.121 стандартының адресациялануын ұстауы керек. Х.121 мекенжайларында (International Data Numbers, IDN) 14 ондық белгілерге дейін жете алатын әртүрлі ұзындығы бар. IDN бірінші төрт санын желінің сәйкестендіру коды деп атайды (Data Network Identification Code, DNIC). DNIC коды екі бөлікке бөлінген; бірінші бөлігі (3 цифр) желі бар елді, ал екіншісі – осы елдегі Х.25 желі нөмірін анықтайды. Осылайша әрбір елдің ішінде Х.25 тек 10 желісін ғана ұйымдастыруға болады. Егер бір ел үшін 10-нан да көп желіні қайта нөмірлеу талап етілсе, онда бір елге бірнеше код беріледі.

Х.25 желі хаттамаларының стегі

Х.25 желілерінің стандарттарын хаттамалардың үш деңгейімен сипаттайды (7.2-суретті қараңыз):

- физикалық деңгейде мәліметерді беру жабдығына – егер белгіленген арна сандық болса, не болмаса DSU/CSU, егер арна ұқсас болса, не болмаса синхронды модемге Х.21 және Х.21 bis синхронды интерфейстер анықталған; арналық деңгейде бағытта қате туындаған жағдайда автоматты түрде беру мүмкіндігін қамтамасыз ететін HDLC хаттамасының ішкі жиыны пайдаланылады (LAP-B); желілік деңгейде соңғы жабдық және мәліметтерді беру желісінің арасындағы пакеттермен алмасудың Х.25/3 хаттамасы анықталған.

Байланыс арнасының физикалық деңгей хаттамасы ескертілмеген, бұл әртүрлі стандарттардағы арналарды пайдалану мүмкіндігін береді. Әдетте арна деңгейінде LAP-B хаттамасы пайдаланылады. Бұл хаттама жұмыстың теңдестірілген режимін қамтамасыз етеді, яғни байланысқа қатысушы екі торап та тең құқылы. LAP-B хаттамасы бойынша DTE пайдаланушы жабдығы (компьютер, IP- немесе IPX-бағдарлаушы) және желі коммутаторы арасында байланыс орнайды. LAP-B кадрында бір байтты бір мекенжай өрісі бар, онда DTE-ден DCE-ге (желіге) пәрмендерді немесе DСE-ден DТE-ге жауаптарды жіберу үшін 0x01 кадрын және DTE-ден DCE-ге жауаптарды немесе DСE-ден DТE-ге жіберу үшін 0x03 кадрын беру бағыты көрсетіледі.

7.2 сурет – Х.25 хаттамаларының стегі

Қалыпты режим секілді (8 кадрдағы ең көп терезе және басқарудың бір байтты өрісімен) ұлғайтылған режимде де (128 кадрдағы ең көп терезе және басқарудың екі байтты өрісімен) қолдау табады. Х.25/3 желілік деңгей LAP-B хаттама кадрларының ұқсас түрлерінің мақсаты бойынша пакеттердің әртүрлі 14 түрін пайдалану арқылы таралады. Мәліметтердің сенімді берілісін LAP-B хаттамасы қамтамасыз еткендіктен, Х.25/3 хаттамасы пакеттерді бағыттау, соңғы абонент желілері және пакеттер ағынын басқару арасындағы виртуалды арнаны орнату және бөлу функцияларын орындайды. Арналық деңгейде қосылыстарды орнатқаннан кейін соңғы торап желінің басқа соңғы торабымен виртуалды қосылыс орнатуы керек. Осы үшін ол LAP-B кадрларында Х.25 хаттамасының Call Request пакетін жібереді. Осы пакет Х.25 желісі үшін сигнализация пакеті болып табылады, желідегі сигнализация режимі жеке хаттамада белгіленбегендігімен, ал өзін Х.25/3 желілік деңгейдің жалпы хаттамасының жұмысындағы режимдердің бірі деп ұсынатындығымен ерекшеленеді. Пакет тақырыбының бірінші үш байтында орналасқан өрістер Х.25 хаттамасының барлық кадр түрлерінде қолданылады. Q мен D және Modulo белгілері тақырыптың бірінші байтының үлкен бөлігінде орналасқан. Q белгісі мәліметтер пакетінің өрісіндегі ақпарат түрінің желілік деңгейінде тануға арналған. Мәліметтер өрісінде орналасқан ақпарат пакетін, сондай-ақ бит мәнін алу кезінде Q хаттамалардың пайдаланушы стегінің жоғарғы деңгейімен (көлік деңгейіне) беріледі. Q=l мәні басқару пайдаланушы ақпаратын, ал Q=0 – мәліметтерді білдіреді. D белгісі пакетті тағайындау торабымен қабылдауды растауды білдіреді. Квитанциялардың көмегімен пакеттерді қабылдауды растаудың қарапайым механизмінің Х.25 хаттамасы үшін тек жергілікті мағынасы бар – пакетті қабылдауды соңғы торап виртуалды қосылысты сұрастырып және орнатқан желінің жақын жердегі коммутаторы арқылы растайды.

8-дәріс. Frame Relay желілерін құрудың негізгі қағидалары

Дәріс мақсаты: Frame Relay технологиясының жұмысын талдау.

Frame Relay технологиясын мәліметтерді виртуалды қосылыстарды техникке беру үшін пайдаланады және кадрларды физикалық және арналық деңгейлер хаттамалары бойынша (белгіленген виртуалды қосылыстар кезінде) береді.

Frame Relay желілеріндегі LAP-F арна деңгейінің хаттамасында жұмыстың екі режимі бар: – негізгі (core) және басқарушы (control). Бүгінгі Frame Relay желілерінде тәжірибе алатын негізгі режимде кадрлар жергілікті желі коммутаторларындағы секілді өзгеріссіз және бақылаусыз беріледі. Осы желі есебінен коммутатордағы кадрлар өзгеріске ұшырамайтындықтан, ал желі коммутаторлар арасында әрбір пайдаланушы кадрына растау квитанциясын бермейтіндіктен Frame Relay жоғары өнімділікке ие. Стек құрылымы (8.1-суретін қараңыз) Frame Relay желісі ISDN хаттамаларының стегінен көбін алғандықтан (SVC орнату процедуралары) ISDN технологиясының қойнауындағы Frame Relay технологиясының шығуын кескіндейді. Технологияның негізін LAP-D хаттамасының қысқартылған нұсқамасы болып табылатын LAP-F core хаттамасы құрайды.

8.1 сурет – Frame Relay хаттамаларының стегі

LAP-F хаттамасы (Q.922 ITU-T стандарты) ISDN желісінің кез келген арналарында, сондай-ақ Т1/Е1 типті арналарда жұмыс істейді. Терминалды жабдық желіге кез келген уақытта, коммутатор желісіндегі виртуалды арна салынғандығын есептей отырып, LAP-F кадрын жібереді. PVC пайдаланған кезде Frame Relay жабдығының тек LAP-F core хаттамасын ғана қолдау керек. LAP-F contol хаттамасы кадрларды жеткізуді бақылау және ағынмен басқару функцияларын орындайтын LAP-F core міндетті емес баптау болып табылады. Бұл кезде control желісін frame switching қызметі іске асырады.

SVC стандартын орнату үшін ITU-T пайдаланушы интерфейсінің D арнасын ұсынады. Ол арнада ISDN желілерінде сенімді беру үшін пайдаланылатын LAP-D хаттамасы жұмыс істейді. Осы хаттаманың үстінен соңғы абоненттердің мекен-жайы негізінде виртуалды қосылысты (Е.164 немесе ISO стандартында), сондай-ақ виртуалды қосылыстар нөмірлерін (DLCI) орнататын, Q.931 хаттамасы немесе Q.933 хаттамасы (Q.931 ISDN модификациясы) жұмыс істейді. Frame Relay желісінде кадрлар орнатылғаннан кейін, оларды DLCI жергілікті мәндері пайдаланылатын порттарды коммутациялау кестесінің көмегімен коммутациялайтын LAP-F хаттамасы бойынша SVC беріле алады. LAP-D хаттамасымен салыстырғанда LAP-F core хаттамасы LAP-D хаттамасына қарағанда, пакеттерді LAP-F control хаттамасына сенімді тапсыру функциялары үшін орын қалдыра отырып, арналық деңгей функцияларының барлығын орындай алмайды. Frame Relay хаттамасы соңғы тораптардың көлік немесе одан жоғары деңгей хаттамаларының жұмыс істеу есебінен қателерді табатындығын және түзейтіндігін түсінеді. Бұл соңғы жабдықтан кейбір деңгейдегі зерделілікті талап етеді. LAP-F хаттамасының кадр құрылымы 8.2-суретте берілген. Негізі үшін HDLC кадрының пішімін алу, бірақ мекенжай өрісі өзінің пішімін түбегейлі өзгертті, ал басқару өрісі тіпті жоқ. DLCI өрісі 1024 дейінгі виртуалды қосылыстарды пайдалануға мүмкіндік беретін 10 битен тұрады. Бұл өріс разрядтардың көп санына ие болуы мүмкін – бұларды ЕАО және ЕА1 (Extended Address – кеңейтілген мекенжай) белгілері басқарады. Егер бит осы белгіде нөлге орнатылған болса, онда белгі ЕАО деп аталады және келесі байтта мекенжай өрісінің жалғасы бар екендігін білдіреді, ал егер 1-ге тең болса, онда өріс ЕА1 (мекенжай өрісінің соңы) деп аталады.

8.2 сурет – IAP-F кадрының форматы

DLCI ондық разрядты пішімі негізгі болып табылады, бірақ DLCI өрісін адресациялау үшін үш байтты қолданған кезде ұзындығы 16 бит болады, ал төрт байтта – 23 бит болады. Frame Relay стандарттарын пайдаланушы және желі арасында DLCI мекенжайын келесі түрде бөледі:

- 0 – LMI виртуалды арна үшін пайдаланылады; 1-15 – кейінгі пайдалану үшін сақталады; 16-991 –PVC және SVC нөмірлеу үшін абоненттермен пайдаланылады; 992-1007 –желі ішіндегі қосылыстар үшін желілік көлік қызметімен пайдаланылады; 1008-1022 – кейінгі пайдалану үшін сақталады; 1023 – арналық деңгеймен басқару үшін пайдаланылады.

Пайдаланушының соңғы құрылғыларына арналған Frame Relay интерфейсінде DLCI 976 мекенжайы апарылған. Мәліметтер өрісі 4056 байт дейін мөлшерде болуы мүмкін. C/R өрісінде HDLC хатамасына арналған қарапайым мағынасы бар – бұл «пәрмен-жауап» белгісі. DE, FECN және BECN өрістері трафикпен басқаруға және виртуалды арнаға қызмет көрсетудің берілген сапасын қолдауға арналған хаттаманы пайдаланылады. Frame Relay технологиясы локальды желілерді біріктіру кезіндегі қажетті көліктік қызмет көрсету сапасының негізгі параметрлерін кепілдікпен қамтамасыз етеді. Әрбір виртуалды қосылыстар үшін қызмет көрсету сапасына әсер ететін параметрлер анықталған:

- CIR (Committed Information Rate) –келісілген ақпараттық жылдамдық, осы арқылы желі пайдаланушыға мәліметтерді береді;

- Bc –пульсациялаудың келісілген көлемі, (Т уақыт аралығында осы пайдаланушыдан берілген байттардың ең көп мөлшері);

- Bе (Excess Burst Size) –пульсациялаудың қосымша көлемі, яғни желі Т уақыт аралығында Вс белгіленген мәнге қоса беруге тырысатын байттардың ең көп мөлшері.

Егер осы шамалар анықталған болса, онда Т уақыт мына формуламен анықталады: Т = Bc/CIR. CIR және Т мәндерін беруге болады, онда туынды шама Вс трафик дыбысының шамасы болады.

8.3 сурет – Қолданушының қолдануына желiнiң реакциясы

Виртуалды қосылыстарды орнатқан, кезде абонент және желі келісім жасайтын негізгі параметр CIR болып табылады. PVC үшін бұл келісім желі қызметін пайдалануға жасалынған келісімшартының бөлігі болып табылады. SVC орнатқан кезде қызмет көрсету сапасы жөніндегі келісім Q.931/933 хаттамасының көмегімен жасалынады – талап етілген CIR, Вс және Be параметрлер қосылыстарды орнатуды талап ету пакетінде беріледі. Мәліметтерді беру жылдамдығы уақыттың қандай да бір интервалмен өлшенетіндіктен, Т интервалы келісім шарттары тексерілетін бақылау интервалы болып табылады. Жалпы жағдайда пайдаланушы осы интервал ішінде мәліметтерді CIR асып түсетін орташа жылдамдықпен желіге бермеуі тиіс. Егер ол келісімді бұзса, онда желі тек кадрды жеткізуге кепілдік бермейді, осы кадрды 1-ге тең, яғни жойылуға тиісті кадр ретінде DE (Discard Eligibility) белгісімен белгілейді. Дегенмен осындай белгімен белгіленген кадрлар тек, егер желіде жүктеме байқалған жағдайда ғана желіден жойылады. Егер жүктеме жоқ болса, онда DE=1 белгісі бар кадрлар адресатқа жеткізіледі.

Желінің осындай тәртібі Т мерзімі ішінде желіге пайдаланушымен берілген мәліметтердің жалпы саны Вс+Ве көлемінен асып кетпеген жағдайға сәйкес келеді. Егер осы шек жоғары болса, онда кадр DE белгісімен белгіленбейді, дереу желіден жойылады.

Қызмет көрсету сапасының параметрлері туралы келісімді қадағалау үшін Frame Relay желісінің барлық коммутаторлары «тесік шелек» деп аталатын алгоритмді орындайды. Алгоритм пайдаланушыдан түсетін байттың С санауышын пайдаланады. Әрбір Т секундта осы санауыш Вс шамасына азаяды (егер санауыш мәні Вс қарағанда аз болса, 0-ге түседі). Мәліметтері санауыш мәнінің Вс шегінен жоғары барлық кадрлары DE-0белгісінің мәнімен желіге жіберіледі. Мәліметтері Вс жоғары, бірақ Вс+Ве төмен санауыш мәніне алып келетін кадрлар желіге беріледі, бірақ DE=1 белгісімен беріледі. Сонымен, Вс+Ве көп санауыш мәніне алып келген кадрлар коммутатормен кері тасталады. Пайдаланушы осы виртуалды арнада қызмет көрсету сапасының барлық параметрлерінде емес, тек кейбірінде ғана қосу туралы келісе алады. Мысалы, тек CIR және Вс параметрлерін ғана пайдалануға болады. Кадрлар ешқашан коммутатормен бірден кері тасталмайтындықтан, осы нұсқа аса сапалы қызмет көрсетуді береді. Коммутатор Т уақыт ішінде, DE=1 белгісімен шектен асып түсетін кадрларды ғана белгілейді. Егер желі жүктелмесе, онда осындай арнаның кадрлары әрқашан соңғы торапқа дейін жетеді, тіпті егер пайдаланушы үнемі желімен шартты бұзса да. Тек Ве шегі ғана ескерілетін, ал CIR жылдамдығы нөлге тең болатын қызмет көрсету сапасына тапсырыс беру түрі. Осындай арнаның барлық кадрлары бірден DE=1 белгісімен белгіленеді, бірақ желіге жіберіледі, ал Ве шегінен асқан кезде олар кері тасталады. Бұл жағдайда Т уақытының бақылау интервалы Be/R ретінде есептелінеді, мұндағы R – арнаның рұқсат етілген жылдамдығы. Frame Relay технологиясында кадрлармен басқару механизмі – желі коммутаторларында жүктеме туындағаны туралы соңғы пайдаланушыларды жариялау анықталған. FECN кадрының биті бұл жөнінде қабылдаушы тарапқа хабар береді. Осы бит мәндерінің негізінде қабылдаушы тарап жоғарғы деңгейлі хаттамалардың көмегімен (TCP/IP, SPX және с.с) желіге пакеттерді жөнелту қарқындылығын төмендету керектігі туралы беруші тарапқа хабар беруі керек. BECN биті желіде толып кеткендегі туралы беруші тарапқа хабар береді және берудің қарқынын дереу төмендету ұсыныстары болып саналады. BECN биті әдетте Frame Relay желісіне – маршрутизаторлар, мультиплексорлар және CSU/DSU құрылғыларына рұқсат етілген құрылғылар деңгейінде өңделеді. Frame Relay хаттамасы бекітілген биттері бар кадрлардан алынған құрылғылардан FECN және BECN талап етпейді. Бұл биттер пакеттерді беру қарқынын төмендету туралы өте жоғарғы деңгейлі (TCP, SPX, NCP және с.с.) хаттамалар үшін нұсқау қызметін атқаруы тиіс.

9-дәріс. ATM технологиясы

Дәріс мақсаты: ATM технологиясының жұмысын талдау.

Берілу режимінің асинхронды технологиясы (ATM) B-ISDN үшін бірыңғай әмбебеп көлік ретінде жасалған. Әзірлеушілер жоспары бойынша бір көлік технологиясы төменде аталған бірнеше мүмкіндіктерді қамтамасыз ете алатындығы болжанды:

- кідірістерге сезімтал компьютерлік және мультимедиялық (дауыс, бейне) трафикті беру, сонымен бірге әрбір трафик түрі үшін қызмет көрсету сапасы оның қажеттіліктеріне сәйкес келеді;

- жауапты қосымшалар үшін кепілдендірілген өткізу қабілеттілігімен бір секунд ішінде ондаған мегабиттерден бастап бірнеше гигабиттерге дейінгі мәліметтерді беру жылдамдығының иерархиясы;

- локальды және ғаламдық желіге арналған жалпы көліктік хаттамалар;

- физикалық арналардың немесе физикалық хаттамалардың қолда бар инфрақұрылымдарды сақтау: Т1/Е1, ТЗ/ЕЗ, SDH STM-n, FDDI;

- локальды және ғаламдық желілердің мұраланған хаттамалармен өзара әрекеттесуі: IP, SNA, Ethernet, ISDN.

ATM желісінде аймақтық желі құрылымы бар – өз кезегінде өте жоғарғы деңгейлі коммутаторлармен қосылатын соңғы бекеттер төменгі деңгейлі коммутаторлары бар жеке арналармен қосылады. ATM коммутаторлары виртуалды арналар негізінде трафикті маршрутизациялау үшін соңғы тораптардың 20-байтты мекенжайларын пайдаланады. АТМ жекеменшік желілері үшін PNNI (Private NNI) маршрутизациялау хаттамасы анықталған, олардың көмегімен коммутаторлар маршрутизация кестелерін автоматты түрде жасай алады. Пакеттердің коммутациясы виртуалды арнаны орнату кезінде қосылуға тағайындалатын және қосылыстар жарылған кезде жойылатын (VCI) виртуалды арна идентификаторы негізінде жүреді. Негізінде виртуалды арна салынатын ATM соңғы торап мекенжайында иерархиялы құрылым бар және елдердің, қалалардың, қызметтерді жеткізуші желілерінің және с.с. кодтарының префиксын қолданады, осылайша CIDR техникасына сәйкес агрегирленген ІР-мекенжайларын қолданған кездегідей қосылыстарды орнату сұраныстарының маршрутизациясын қысқартады.

Виртуалды қосылыстар PVC және SVC бола алады. Коммутацияны жеделдету үшін үлкен желілерде виртуалды арналарды қосатын, АТМ желіде бастапқы және соңғы тораптар арасындағы жалпы маршрут немесе желінің кейбір екі коммутаторы арасындағы маршруттың жалпы бөлігі бар виртуалды жол – Virtual Path түсінігі пайдаланылады. Виртуалды жолдың идентификаторы (Virtual Path Identifier, VPI) локальды мекенжайдың үлкен бөлігі болып табылады және әртүрлі виртуальды арналардың кейбір мөлшері үшін жалпы префиксті ұсынады. Мекенжайларды агрегирлеу идеясы АТМ технологиясында екі деңгейде – соңғы торап мекенжайларының деңгейінде (виртуалды арнаны орнату кезеңінде жұмыс істейді) және виртуалды арна нөмірлерінің деңгейінде (қолда бар виртуалды арна бойынша мәліметтерді беру кезінде жұмыс істейді) қолданылған.

ATM соңғы бекетін төменгі деңгейлі коммутатормен қосуларды пакет құрылымын, бекет адресатын, басқарушы ақпаратпен алмасуды, АТМ хаттамасының деңгейін, виртуалды арнаны орнату тәсілдерін және трафикпен басқару әдістерін анықтайтын UNI стандартымен анықтайды. АТМ стандарты физикалық деңгейді іске асыруға өзінің ерекшеліктерін енгізбейді. Бұл жерде ол SDH/SONET технологиясына негізделеді. Осыған сәйкес желі пайдаланушысының рұқсат етілген бастапқы жылдамдығы – бұл ОС-3 155 Мбит/с жылдамдығы. 155 Мбит/с жылдамдығында тек ВОК ғана пайдаланып қоймай, сондай-ақ 5-дәрежелі UTP пайдаланады. 622 Мбит/с жылдамдығында тек ВОК ғана жібереміз, SMF секілді MMF. ATM желілерінде SDH/SONET ерекше басқа физикалық интерфейстер де бар. Оларға Т1/Е1 және ТЗ/ЕЗ интерфейстері және локальды желі интерфейстері – жылдамдығы 100 Мбит/с (FDDI) 4В/5В коды бар интерфейс және жылдамдығы 25 Мбит/с интерфейс жатады. Сонымен қатар, 155,52 Мбит/с жылдамдығы үшін ұяшықтарда негізделген, «cell-based» деп аталатын физикалық деңгей анықталған. Бұл нұсқа SDH/SONET кадрларын пайдаланбайды, байланыс арнасы бойынша АТМ пішімді ұяшықтарды тікелей жібереді, бұл қызмет мәліметтеріне жүктеме шығындарын азайтады, бірақ ұяшықтар деңгейінде таратқышы бар қабылдағыштың синхрондау тапсырмасын қиындатады. ATM пакеттерін – cell ұяшықтары деп атайды. Осы ұяшықтардың өрісі 48 байтты, ал тақырыбы – 5 байтты алады.

Пакеттерде тағайындау торабының мекенжайы болуы үшін және қызмет ақпаратының пайызы пакет мәліметтері өрісінің мөлшерінен асып кетпеуі үшін АТМ технологиясында ғаламдық есептеу желілеріне арналған стандартты қабылдау қолданылған – ұяшықтарды виртуалды арна нөмірінің ұзындығы виртуалды арналар техникасына сәйкес, ATM ғаламдық желінің (дүниежүзілік болуы мүмкін) әрбір коммутатор портымен виртуалды қосылулардың көп мөлшеріне қызмет көрсету үшін толықтай жеткілікті 24 бит беру. АТМ ұяшығының мөлшері телефонист пен компьютерші арасындағы келісім нәтижесі болып табылады – алғашқылары мәліметтер өрісінің мөлшерін 32 байт, екіншілері 64 байт деп мәлімдеді. Пакет аз болған сайын, телефон желілеріне тән тұрақты биттік жылдамдығы бар арналар қызметіне еліктеу оңай. Қатты синхрондалған уақытша слоттардан бас тартқан кезде әрбір арна үшін мінсіз синхрондылықа жету мүмкін емес, дегенмен пакеттің мөлшері аз болған сайын, бұған жету оңай болады. 53 байттан тұратын пакет үшін 155 Мбит/с жылдамдықта шығыс портына кадрды беру уақыты кемінде 3 мкс құрайды. Бұл кідіріс пакеттері әрбір 125 мкс берілуі тиіс трафик үшін өте маңызды емес.

Бірақ ұяшықтардың мөлшерін таңдауға ұяшықтарды беру болжалдарының шамасы емес, пакеттендіру кідірісі көп әсер етті. Пакеттендіру кідірісі – бұл дауыстың бірінші өлшемі пакеттің түгел қалыптасу сәтін күтетін және оны желі бойынша жіберетін уақыт.

Әдетте ATM бiр ұяшығы 48 байтқа мәлiметтер өрiсiнiң өлшемiнде 125 мкс интервалымен жасалатын дауыстың 48 өлшемдерiн тасымалдайды. Сондықтан бірінші өлшем ұяшық желі бойынша жіберілгенге дейін шамамен 6 мс күтуі керек.

ATM трафигінің кластары: А – тұрақты CBR биттік жылдамдық, қосылыстарды анықтау арқылы берiлетiн және қолданылған мәлiметтердiң арасындағы уақытша байланыстар талап етіледі. Мысалдар: дауыс трафигі, теледидар кескіндерінің трафигі; В – ауыспалы VBR биттік жылдамдық, қосылыстарды анықтау арқылы берiлетiн және қолданылған мәлiметтердiң арасындағы уақытша байланыстар талап етіледі. Мысалдар: сығылған дауыс, сығылған бейнекескін; С – VBR, қосылыстарды анықтау арқылы берiлетiн және қолданылған мәлiметтердiң арасындағы уақытша байланыстар талап етілмейді. Мысалдар: қосылыстарды анықтау арқылы компьютерлік желілер трафигі: frame relay, X.25, LLC2, TCP;

- D – VBR, қосылыстарды анықтаусыз берiлетiн және қолданылған мәлiметтердiң арасындағы уақытша байланыстар талап етілмейді. Мысалдар: қосылыстарды анықтаусыз компьютерлік желілер трафигі (IP, Ethernet DNS, SNMP);

- X – трафик түрін және оның параметрлерін пайдаланушы анықтайды.

ATM хатамаларының стегі (9.1-суретті қараңыз) АТМ бейімделу деңгейін және физикалық деңгейін енгізеді.

9.1 сурет – АТМ хаттамаларының стегі

Бейімделу деңгейі (ATM Adaptation Layer, AAL) қажетті пішімнің ATM ұяшығындағы ATM желiсiнiң жоғарғы деңгейлерiнiң хаттамаларының хабарламаларын өзгертетiн AAL1-AAL5 хаттамалар жиынын ұсынады.

AAL - сегменттеу және қайта ассемблерлеудің (SAR) төменгi деңгейлерінен тұрады. Бұл бөлік AAL түріне байланысты емес (трафикті беретін кластан) және жоғарғы деңгейлі хаттамадан қабылданған AAL хабарламаларын ATM ұяшықтарына бөлектеумен (сегментеумен), оларды сәйкесінше тақырыптармен жабдықтаумен және желiге жiберуi үшiн АТМ деңгейiн берумен айналысады. Жоғарғы AAL төменгі деңгейі берілетін трафиктің класына байланысты және беруші және қабылдаушы тораптар арасындағы уақытша синхрондаумен қамтамасыз ету тапсырмаларын шешетін конвергенцияның (CS) төменгі деңгейі. Өз жұмысын орындау үшін AAL хаттамалары AAL деңгей тақырыптарында орналасатын қызметтік ақпаратты пайдаланады. Виртуалды арна бойынша келген ұяшықтарды қабылдағаннан кейін AAL хаттамасының SAR төменгі деңгейі АТМ коммутаторлары үшін мөлдір болып саналатын AAL хаттамаларының көмегімен желі бойынша жіберілген бастапқы хабарламаны (жалпы жағдайда ATM бірнеше ұяшықтарына бөлінген) жинайды, осы ұяшықтардың 48-битті өрісіне орналасатындықтан, өте жоғары деңгейдегі хаттамаға сүйенеді. Бастапқы хабарламаларды жинағаннан кейін AAL хаттамасы тақырып өрісін және AAL кадрының соңғысын тексереді және солардың негізінде алынған ақпараттың дұрыстығы туралы шешім қабылдайды. ATM хаттамасы виртуалды қосылыстар нөмірі бойынша АТМ технологиясында VPI және VCI екі бөлікке бөлінген коммутацияны орындайды. ATM хаттамасы 9.2-суретте берілген пішім ұяшықтарымен жұмыс істейді. Ағынмен басқару өрісі (GFC) тек соңғы торап пен желінің бірінші коммутаторы өзара әрекеттескенде ғана пайдаланылады. VPI және VCI өрістері сәйкесінше 1 және 2 байтты алады. Бұл өрістер үлкен (VPI) және кіші (VCI) бөліктерге бөлінген виртуалды қосылыстар нөмірін береді. Мәліметтер түрі идентификатор өрісі (PTI) 3 битен тұрады және ұяшықпен тасымалданатын – пайдаланушы немесе басқарушы (мысалы, басқарушылар виртуалды қосылыстарды орнатумен) мәліметтер түрін береді. Сонымен қатар, осы өрістің (CFI) бір биті желідегі жүктемені көрсету пайдаланылады.

9.2 сурет – АТМ ұяшығының форматы

10-дәріс. TCP/IP стегі

Дәріс мақсаты: TCP, UDP протоколдарының жұмысын талдау.

Желілік технологиялардағы хаттама ақпарат беруде қатысатын әртүрлі жүйелер үшін (бағдарламалар, шлюздер, мәліметтер пакеттері және басқалар) бірдей қолданылатын ережелердің реттелмеген жинағы ретінде анықталады. Хаттамалардың арқасында осы жүйелердің өзара әрекеті алдын ала бекітілген сценарий бойынша жүреді. Мәліметтер пакетінің желісі бойынша әртүрлі жүйелі кезеңдерге қозғалуына қарай оның басқа желілік элементтермен өзара әрекеттесуін әртүрлі деңгейдегі хаттамалар жан-жақты зерттейді. Осы типті желі шегінде әртүрлі элементтердің табысты өзара әрекеттесуі үшін қолданылатын осындай хаттамалардың толық жиынтығын топ немесе стек деп атайды. Интернет көп деңгейлі құрылымы бар TCP/Ip хаттамалар тобымен жұмыс істейді. TCP/IP - Transmission Control Protocol/Интернет Protocol ретінде оқылады (Мәліметтерді беруді басқару хаттамасы / Интернет хаттамасы).

TCP/IP хаттамаларының стегінде төрт деңгей бар (10.1-суретті қараңыз).

10.1 сурет – TCP/IP стегі

IV деңгейі Ethernet, Token Ring, SLIP, PPP және басқалары ретінде физикалық және арналық деңгейлі стандартты хаттамалар негізінде жұмыс істейтін желіге қолжетімді деңгейге сәйкес келеді. Осы деңгейлі хаттамалар желідегі мәліметтерді аппаратты құралдар деңгейінде пакеттік беруі үшін жауап береді.

III деңгейі мәліметтер пакетін бір желіден екіншісіне беру кезінде желіаралық өзара әрекеттесуді қамтамасыз етеді. Бұл кезде ІР хаттамасы жұмыс істейді.

II деңгей негізгі болып табылады және ТСР берілістерін басқару хаттамасының базасында жұмыс істейді. Бұл хаттама әртүрлі машиналарда орналасқан қолданбалы бағдарламалар арасындағы хабарламаларды олардың арасындағы виртуалды қосылыстардың жасалу есебінен сенімді беру үшін қажет.

I деңгей– қолданбалы. TCP/IP стек бұрынна бар және ол өзіне хаттамалардың және қолданбалы деңгейдің сервистерінің (GopherSpace дүниежүзілік кеңістік ресурстарына қолжетімділік үшін FTP файлдарын беру хаттамасы, Telnet хаттама, Gopher хаттамасы, дүниежүзілік ғаламтордағы және басқалардағы алыстатылған гипер мәтінді мәліметтер базаларына қолжетімділік үшін ең белгілі HTTP хаттамасы) көпшілігін енгізеді.

TCP хаттамасы. TCP хаттама тақырыбының пішімі

TCP жеткізулерді басқару хаттамасы (Transmission Control Protocol) TCP/IP міндетті стандарты болып табылады және қосылыстарды орнатуға бағытталған пакеттерді жеткізудің сенімді қызметін ұсынады.

TCP хаттамасы: IP-датаграммаларды жеткізуге кепілдік береді; бағдарламалармен жіберілетін ауқымды мәліметтер блоктарын сегменттерге бөлуді және жинауды орындайды; қажетті тәртіпте мәліметтер сегментін жеткізуді қамтамасыз етеді; бақылау қосындысының көмегімен берілген мәліметтердің дұрыстығын тексеруді орындайды; егер мәліметтер сәтті алынған болса, оң растауларды жібереді.

Іріктеу растауларын пайдалана отырып, қабылданбаған мәліметтер үшін теріс растауларды жіберуге болады; байланыс сеансын орнату арқылы мәліметтерді сенімді жеткізуді талап ететін бағдарламалар үшін ең қолайлы көлік ұсынады, мысалы «клиент-сервер» мәліметтер базалары және электронды пошта бағдарламалары үшін. TCP желінің екі торабы арасында «нүкте-нүкте» байланысында құралған. TCP мәліметтерді бағдарламалардан алады және оларды байттар ағымы ретінде өңдейді. Байттар қабылдағыш торапта сегменттерді дұрыс жинау үшін қажетті ТСР жүйелі нөмірлерді иеленетін сегменттерге топтасады. TCP екі торабы мәліметтермен алмасуы үшін ең алдымен олар бір-бірімен сеанс орнатуы тиіс. TCP сеансы реттілік нөмірлері синхрондалатын және тараптар арасындағы виртуалды қосылыстарды орнату үшін қажетті басқаратын ақпарат берілетін байланысты үш кезеңді орнату деп аталатын процестің көмегімен қосуға дайындық жасайды (10.2-суретті қараңыз).

10.2 сурет – TCP сегментінің форматының басы

Дереккөз портының және қабылдаушы портының өрістері 2 байтты қамтиды және процесс-жіберуші процесс-қабылдаушыны идентификациялайды. Реттік нөмірі және растау нөмірінің (ұзындығы 4 байттан) өрістерін әрбір жіберілген немесе қабылданған мәліметтер байт нөмірлейді. Ең көп мәнге жеткен кезде түсірілетін белгісі жоқ бүтін сандар ретінде іске асырылады. Әр тарап өзінің реттік нөмірлеуін жүргізеді. Тақырып ұзындығының өрісі 4 битті қамтиды және 32-биттік сөздермен өлшенген ТСР-сегмент тақырыбының ұзындығын ұсынады. Тақырып ұзындығы белгіленбеген және параметрлер өрісінде орнатылатын мәнге қатысты өзгереді. Резерв өрісі 6 бит және алты 1-биттік жалаушалар бар:

- URG (Urgent Pointer – дәлдікті көрсеткіш) жалауы жедел мәліметтер көрсеткішінің өрісін пайдаланған кезде 1-ге орнатылады;

- ACK (Acknowledgment – растау) жалауы егер растау нөмірінің өрісінде мәліметтер бар болса, 1-ге орнатылады. Олай болмаған жағдайда бұл өріс ескерілмейді;

- PSH (Push – шығару) жалауы қабылдаушы ТСР стегі қабылданған мәліметтер туралы қосымшаны буфер толғанға дейін күтіп тұрмай дереу хабарлауы тиіс екендігін білдіреді;

- RST (Reset – түсіру) жалауы қосылыстарды өзгерту үшін пайдаланылады: қосымшаның қателеріне, дұрыс емес сегменттен бас тартуға, талап етілген сервистің жоқ кезінде қосылуды жасауға әрекет еткендігі үшін;

- SYN (Synchronize – синхронизациялау) жалауы қосылыстарды қосуға дайындау және реттік нөмірді синхронизациялау кезінде орнатылады;

- FIN (Finished – аяқтау) жалауы қосылыстарды бөлу үшін пайдаланылады. Ол жіберушінің мәліметтерді жіберіп болғандығын көрсетеді.

Терезе мөлшерінің өрісінде (ұзындығы 2 байт) қабылдануы расталған, байттан кейін жіберілуі мүмкін байт саны бар. Бақылау қосындысының өрісі (ұзындығы 2 байт) сенімділікті арттыру үшін қызмет етеді. Ол өрісте тақырып, мәліметтер және жалған тақырыптың бақылау қосындысы бар. Есептеулерді орындаған кезде бақылау қосындысының өрісі нөлге тең болып белгіленеді, ал мәліметтер өрісі, егер оның ұзындығы тақ санды ұсынса, нөлдік байтпен толықтырылады. Бақылау қосындысын есептеу алгоритмі барлық 16-разрядты сөздерді қосымша кодта жинайды, ал содан кейін барлық қосынды үшін толықтыруды есептейді.

Көлік деңгейінің функциялары. TCP, UDP хаттамалары

Модельдің төртінші деңгейі мәліметтерді қатесіз, жоғалтусыз және қосарланусыз берілген күйіндегі жүйелікпен мәліметтерді жеткізуге арналған. Бұл кезде қандай мәліметтер берілетіндігі, қай жерден және қайда екендігі маңызды емес, яғни ол өзі жіберу механизмін ұсынады. Көлік деңгейімен қызметтердің келесі түрлері ұсынылады:

- көлік қосылыстарын орнату;

- мәліметтерді жіберу;

- көлік қосылыстарын бөлу.

Көлік деңгейімен орындалатын функциялар:

- көлік мекенжайын желілікке қайта өзгерту;

- көлік қосылыстарын желілерге соңғы аралық мультиплекстеу;

- көлік қосылыстарын орнату және бөлу;

- мәліметтер блоктарын жеке қосылыстар бойынша реттеу;

- қателерді табу және қызмет сапасына қажетті бақылау;

- қателерден кейін қалпына келтіру;

- сегменттеу, біріктіру және тұтасуы;

- мәліметтер ағынын жеке қосылыстар бойынша басқару;

- супервизорлы функциялар;

- мәліметтердің жедел көлік блоктарын жіберу.

UDP хаттамасы

Дейтаграммалы хаттама болып табылатын UDP хаттамасы мүмкіндігінше сервисті іске асырады, яғни өз хаттамаларын жеткізуге кепілдік бермейді, демек, ешқандай жағдайда IP дейтаграмма хаттамасының сенiмсiздiгiнің орнын толтырмайды. UDP хаттамасының мәліметтер бірлігі UDP-пакет немесе пайдаланушы дейтаграмма деп аталады. Әрбір дейтаграмма жекелеген пайдаланушы хабарламасын тасымалдайды. Бұл шектеуге алып келеді: UDP дейтаграммасының ұзындығы ІР хаттама мәліметтер төменгі деңгейлі технологиялар кадр мөлшерімен шектелген өрісінің ұзындығынан асып кете алмайды. Сондықтан, егер UDP-буфер толып кетсе, онда қосымша мәліметтері кері беріледі. Төрт 2-байттық өрістерден тұратын UDP-пакетінің тақырыбында дерек көз портының, қабылдаушы портының өрісі, UDP ұзындығы және бақылау қосындысы бар (10.3-суретті қараңыз).

10.3 сурет – UDP пакетінің форматының басы

Дереккөз порты және қабылдаушы порты жіберілетін және қабылданатын процестерді идентификациялайды. UDP ұзындық өрісінде UDP пакетінің байттармен есептегендегі ұзындығы бар.

11-дәріс. IP хаттамасы

Дәріс мақсаты: IP протоколдарының жұмысын талдау

IP-пакет тақырыптан және мәліметтер өрісінен тұрады. Ереже бойынша 20 байтты ұзындығы бар тақырыпта келесі құрылым бар (11.1-суретті қараңыз).

11.1 сурет – IP пакетінің форматы

4 битті қамтитын Нұсқа нөмірі өрісі (Version) ІР хаттамасының нұсқасын көрсетеді. Қазір 4 (IPv4) нұсқа кеңінен қолданылады және 6 (IPv6) нұсқаға өтуге дайындалуда.

IP-пакеттің Тақырып ұзындығы (IHL) өрісі 4 битті қамтиды және 32-биттік сөздерде өлшенген тақырып ұзындығының мәнін көрсетеді. Әдетте тақырыпта 20 байт (бес 32-биттік сөз) ұзындығы бар, бірақ қызметтік ақпарат көлемін ұлғайтқан кезде бұл ұзындық Опция өрісінде қосымша байттарды пайдалану есебінен 60 октеттерге дейін ұзаруы мүмкін.

Сервис түрі (Type of Service) өрісі бір байтты қамтиды және пакет артықшылығын және маршрутты таңдау белгісінің түрін береді. Осы өрістің бірінші үш биті пакет артықшылығының төменгі өрісін жасайды, артықшылықта ең төменгі – 0 (дұрыс пакет) бастап ең жоғарғы – 7 (басқарушы ақпарат пакеті) дейінгі мәндер болуы мүмкін. Маршрутизаторлар және компьютерлер пакет артықшылығын назарына алуы мүмкін және ең алдымен аса маңызды пакеттерді өңдеуі мүмкін. Сервис түрі өрісінде маршрутты таңдау белгілерін анықтайтын үш бит бар. Нақты таңдау үш баламалылар: аз кідіріс, жоғары анықтылық және жоғары өткізу қабілеттілігі арасында жүзеге асады. Белгіленген D биті маршруттың осы пакетті жеткізу кідірісін азайту үшін таңдалуы тиіс екендігі туралы айтады, Т биті – өткізу қабілетін көбейтуге арналған, ал R биті – жеткізу сенімділігін көбейтуге арналған.

Жалпы ұзындық (Total Length) өрісі 2 байтты қамтиды және тақырыпты және мәліметтер өрісін есепке алу арқылы пакеттің жалпы ұзындығын белгілейді. Пакеттің ең ұзын ұзындығы осы шаманы анықтайтын өрістің разрядтылығымен шектелген және 65535 байтты құрайды, дегенмен желілердің көпшілігінде пакеттер қолданылмайды. Желі бойынша әртүрлі түрлерін жіберу кезінде пакет ұзындығы ІР пакеттерді тасымалдаушы төменгі деңгейлі хаттама пакетінің ең ұзын ұзындығын есепке ала отырып таңдалады. Егер осы Ethernet кадрлары болса, онда Ethernet кадрының мәлiметтер өрiсінде орналасатын 1500 байттағы ең ұзын ұзындығы бар пакеттердi таңдалады.

Пакет идентификаторы өрісі 2 байтты қамтиды және бастапқы пакетті фрагменттеу арқылы пайда болған пакеттерді тану үшін қолданылады. Барлық фрагменттерде осы өрістің бірдей мәндері болуы тиіс.

Жалау (Flags) өрісі 3 биті қамтиды және фрагменттеуге байланысты белгілері бар. Белгіленген бит DF (Do not Fragment) маршрутизаторға осы пакетті фрагменттеуге тыйым салады, ал орнатылған бит MF (More Fragments) осы пакеттің аралық фрагмент (соңғы емес) екендігін айтады. Қалған бит кейінге сақталған.

Фрагментті ығыстыру (Fragment Offset) өрісі 13 битті қамтиды және фрагменттеуге ұшыраған бастапқы пакет мәліметтерінің жалпы өрісінің басынан бастап осы пакеттің мәліметтер өрісінің байтттарда ығысуын береді. MTU әртүрлі шамалары бар желілер арасында оларды жіберулер кезінде пакеттер фрагменттерін жинау/сұрыптау кезінде пайдаланылады. Ығысу 8 байтқа еселік болуы керек.

Өмір уақыты (Time to Live) өрісі бір битті қамтиды және пакет желі бойынша ауыса алатын шекті мерзімді білдіреді. Осы пакеттің өмір уақыты секундпен өлшенеді және жіберу дерек көздерімен беріледі. Маршрутизаторларда және желінің басқа тораптарында әрбір секунд аяқталғаннан кейін ағымдағы өмір уақытынан бірлік алынады; кідіріс уақыты секундтан аз болған кезде де бірлік алынады. Заманауи маршрутизаторлар пакетті бір секундқа қарағанда сирек өңдейтін болғандықтан өмір уақытын осы пакет белгіленген орынға жеткенге дейін оның өтуіне рұқсат етілген тораптардың ең көп санына тең деп санауға болады. Егер өмір уақыт параметрі пакет алушыға жеткенге дейін нөлге тең болса, онда бұл пакет жойылады.

Жоғарғы деңгейлі хаттама идентификаторы бір байтты қамтиды және пакеттің мәліметтер өрісінде орналасқан ақпарат жоғарғы деңгейлі хаттаманың қайсысына жататындығын көрсетеді (мысалы, бұл TCP хаттамасының сегменті, UDP дейтаграммалары, ICMP немесе OSPF пакеттері болуы мүмкін).

Бақылау қосындысы (Header Checksum) 2 байтты қамтиды және тек тақырып бойынша есептелінеді. Тақырыптың кейбір өрістері пакетті желі бойынша жіберу процесінде өз мәнін өзгертетіндіктен (мысалы, өмір уақыты), бақылау қосындысы ІР-хаттаманы әрбір өңдеген кезде тексеріледі және қайтадан есептелінеді. Бақылау қосындысы - 16 бит – тақырыптың барлық 16-биттік сөздерінің қосындысына қосымша ретінде есептелінеді. Бақылау қосындысыны есептеген кезде «бақылау қосындысы» өрісінің мәні нөлге қойылады. Егер бақылау қосындысы дұрыс емес болса, онда қате анықтала салысымен пакет жоққа шығарылады.

Дерек көздің IP-мекенжайы (Source IP Address) және тағайындау IP- мекенжайы (Destination IP Address) өрістерінің ұзындықтары бірдей - 32 бита. Опция өрісі міндетті емес болып табылады және тек желіні ретке келтіру кезінде ғана қарапайым түрде қолданылады. Тегістеу (Padding) өрісі ІР-тақырыптың 32-биттік шекарада аяқталатындығына көз жеткізу үшін пайдаланылады.

QoS қызмет көрсету сапасын қолдау механизмдері

Желінің қабілеттілігі осы немесе басқа желілік қосылыстармен сұралатын қызмет көрсетудің әртүрлі деңгейлерін қамтамасыз ету, өндірістік сипаттамаларына бақылау жүргізумен қатар – өткізу, кідіріу/дірілдеу және пакеттерді жоғалту жолақтары – төменде берілген үш категория бойынша жіктелуі мүмкін:

- мәліметтерді кепілдіксіз жеткізу (best-effort service). Желі тораптарының байланыстылығын және пакетті белгіленген нүктеге жеткізудің нақтылығын уақыт кепілдігінсіз қамтамасыз ету. Пакеттің кері тасталуы тек маршрутизатордың кіріс немесе шығыс кезегі буфері толып кеткен жағдайда ғана болуы мүмкін екендігін атап айту керек. Пакеттерді кепілдіксіз жеткізу қызмет көрсету сапасы кепілдігінің және пакеттерді жеткізуді қамтамасыз ету кепілдігінің жоқ болуының салдарынан QoS бөлігі болып табылады. Пакеттерді кепілдіксіз жеткізу бүгінгі күннің Internet тоқтатпайтын жалғыз қызмет болып табылатындығын айта кету керек. Ақпарат беруге бағытталған (мысалы, файлдарды жіберу хаттамалары бойынша өзара әрекеттесуді қамтамасыз ететін қосымшалар (File Transfer Protocol - FTP) көпшілік қосымшаларға арналған өнімділіктің кейбір төмендеуіне қарамастан, бұл қызмет жеткілікті болып табылады. Барлық қосымшалардың оңтайлы жұмыс істеу шарттары өзіне өткізу, кідіріс және пакеттерді жоғалту деңгейлер жолақтары терминдеріндегі белгілі желілік ресурстарды бөлуге қойылатын талаптарды енгізеді;

- дифференциялап қызмет көрсету (differentiated service). Дифференциялап қызмет көрсету қызмет көрсету сапасына қойылатын талаптар негізінде трафиктің кластарға бөлінуін болжайды. Трафиктің әрбір класы дифференцияланады және осы класс үшін берілген QoS механизмдерге сәйкес желіде өңделеді. Қызмет көрсету сапасын қамтамасыз етудің (QoS) ұқсас схемасы CoS схемасы деп жиі айтылады. Дифференциялап қызмет көрсету өздігінен ұсынылған қызметтерге кепілдікті қамтамасыз етуді ұйғармайтындығын атап өту керек. Осы схемаға сәйкес трафик әрқайсысында өзіндік артықшылықтары бар кластар бойынша үлестіріледі. Осы себеп бойынша дифференциялап қызмет көрсетуді көбінесе жұмсақ QoS (soft QoS) деп атайды. Дифференциялап қызмет көрсетуді қосымшалардың қарқынды трафигі бар желілерде қолдану қолайлы. Бұл жағдайда желінің әкімшілік трафигін қалған барлық трафиктен бөлуді қамтамасыз ету және кез келген уақытта желі тораптарының байланыстылығына сенімді болуға мүмкіндік беретін артықшылықты белгілеу маңызды;

- кепілді қызмет көрсету (guaranteed service) трафик ағымдары тарапынан қызмет көрсетуге қойылатын спецификалық талаптарын қанағаттандыру мақсатында желілік ресурстарды резервтеуді ойлайды. Кепілді қызмет көрсетуге сәйкес желілік ресурстарды трафиктің барлық қозғалу траекториясы бойынша желілік ресурстарды алдын ала резервтеу орындалады. Кепілді қызмет көрсетуді желі ресурстарына қойылатын қатаң талаптарды көрсетуге байланысты тағы да қатты QoS (hard QoS) деп атайды.

MPLS технологиясының ерекшеліктері. MPLS белгілер бойынша коммутация қағидалары

MPLS технологиясы (MultiProtocol Label Switching), өзінің жаңашылдығына қарамастан ІР-желілерінің жаңа технологиялар іргетасының негізгілерінің бірі болды. MPLS ерекшеліктері: желі магистріндегі маршрутизациялауды коммутациялауға ауыстыру есебінен пакеттердің жылжуын тездетеді; Traffic Engineering тапсырмаларын шешу, яғни маршрутизаторлар және байланыс арналарын ең көп тиімді пайдалануға жету үшін трафиктің желі арқылы өту жолын құрастыру; MPLS жолдары бойынша өтетін трафик үшін өткізу қабілеттіліктерін резервтеу есебінен талап етілген қызмет көрсету сапа параметрлерін (QoS) қамтамасыз ету; желiнiң масштаб жасалатын виртуалды жеке желілерін салу (VPN).

Белгілер бойынша көп хаттамалы коммутациялау желiлерде желілік тораптардың екi түрі қолданылады. Желі шекарасында орналасқан MPLS маршрутизаторлары ІР ағымдарын тануы және талдауы тиіс және оларды өтіп жатқан маршруттар бойынша жіберу керек. Бұл құрылғылар - LER (Label Edge Router) шекаралық маршрутизаторлар. Кіріс және шығыс LER анықтайды.

Кіріс LER қарапайым маршрутизатор ретінде талдайды, IP-тақырып пакетті келесі жіберу мекенжайын таңдау кезінде баламалы қызмет көрсету (Forwarding Equivalency Class, FEC) класының қайсысына жататындығын анықтайды. FEC – желілік деңгей пакеттерінің класы, пакетің жүрген жолын таңдау кезіндегідей ресурстарға қол жетімді көзқарас тұрғысынан да желіден бірдей қызмет көрсетуді алады. FEC ұқсас өңдеуді талап ететін трафик ағымдарының көп мөлшерін біріктіруге мүмкіндік береді. Балама класына біріктірілген трафиктің FEC ағымдары бірдей MPLS-белгісімен белгіленеді. Трафик ағымдарын біріктіру мүмкіндігі белгілерді коммутация маршрутизаторларымен LSR сақталатын маршруттар туралы ақпараттар көлемін азайту есебінен масштабауға MPLS мүмкіндігін ұлғайтады. MPLS қолданылу аясы үнемi ұлғаюда.

Қысқартылған сөздер тізбегі

ДЖА – деректер жіберу аппараттары

ЕЖ – есептеіш желілер

КК – каналдар коммутациясы

ДК – дестелер коммутациясы

ЛЕЖ – локалды есептеуіш желісі

БЖ – бағдарламалық жасақтама

АДЖ – аяқталған деректер жабдыығы

ПК – дербес компьютер

ЖҚТЖ – жалпы қолданыстағы телефон желісі

К-ИҚЦЖ – кеңжолақты интегрленген қызметті цифрлі желі

ИҚЦЖ – интегрленген қызметті цифрлы желі

Т-ИҚЦЖ – тар жолақты интегрленген қызметті цифрлы желі

ЭЕМ – электронды есептеуіш машина

ABM – асинхронды теңгерлген бап

Access Control – қатынауды басқару

ADM (Asynchronous Disconnection Mode) – үзудің асинхронды режимі

ARQ – үздіксіз (сырғымалы) терезе арқылы ағынды басқару механизмі

ARP (Address Resolution Protocol) – адреске рүқсат беру хаттамасы

ARM (Asynchronous Response Mode) – асинхронды жауап режимі

АТМ (Asynchronous Transfer Mode) – асинхронды берілу режимі

AUI (Attachment Unit Interface) – қосылатын модулдің интерфейсі

BA (Balanced Asynchronous) – теңгерілген конфигурация

BASE – каналдың негізгі жолағы

Bc (Committed Burst She) – өзгерудің (пульсация) келісілген көлемі

Bе (Excess Burst Size) – өзгерудің келісілген қосымша көлемі

BECN (Backward Explicit Congestion Bit) – желінің толғанын беретін жаққа хабарлау

CBR (Constant Bit Rate) – тұрақты биттік жылдамдық

CIR (Committed Information Rate) – келісілген ақпараттық жылдамдық

CRC (Cycle Redundancy Check) – циклдық тексеру тізбегі

CS (Convergence Sublayer) – конвергенции деңгейшесі

CSMA/CA – тасымалдауды бақылап, коллизияны болдырмай арқылы көпшілік қатынас жасау

CSMA/CD – тасымалдауды бақылап, коллизияны анықтау арқылы көпшілік қатнас жасау

DA (Destination Address) – тағайындалған адрес

DCE (Data Circuit terminating Equipment) – деректер беру аппараты

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) – хост конфигурациясының динамикалық хаттамасы

DLC (Dada Link Control) – деректер жіберу каналын басқару хаттамасы

DLCI (Data Link Connection Identifier) – виртуалды байланыс номері

DNS (Domain Name System) – атаулардың домендік жүйесі

DSAP (Destination Service Access Point) – тағайындалған қызметтің кіру нүктесінің адресі

DTE (Data Terminal Equipment) – аяқталған деректер жабдығы

ED (End Delimeter) – соңғы шектеу

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) – электротехника және электроника инженерлерінің институты

IP – Интернет протокол

IPG – кадраралық интервал

IPX (Internetwork Packet Exchange) – Novell желісіндегі дестелерді адрестеуге және маршруттауға арналған желіаралықдестелер алмасу хаттамасы

IS (Initialization State) – ақпарат берудің күйі

ISDN (Integrated Services Digital Network) – қызметтері интегрленген цифрлы желі

ISO (International Standardization Organization) – стандарттар бойынша халықаралық ұжым

ITU-T – Электрбайланысының Халықаралық Одағы стандарттаудың телекоммуникациялық секторы

HDLC (High Level Data Link Control) – жоғарғы деңгейдегі деректер беру каналын басқару хаттамасы

HTML (Hyper Text Markup Language,) – гипертексті белгілеу тілі

HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) – гипертексті беру хаттамасы

GFC (Generic Flow Control) – ағын басқару алаңшасы

FC (Frame Control) – кадр басқару

FCS (Frame Check Sequence) – кадр тексеру тізбегі

FECN (Forward Explicit Congestion Bit) – қанығу жайында тікелей хабарлау

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – оптоталшықты таратылған деректер интерфейсі

FS (Frame Status) – кадр дәрежесі

FTP (File Transfer Protocol) – файл жіберу хаттамасы

QoS - қызмет көрсету сапасы

LAN (Local-Area Network) – локалды желі

LAP (Link Access Procedure) – каналға қол жеткізу ережесі

LLC (Logical Link Control) – байланысты логикалық бақылау

LDS (Logical Disconnect State) – логикалық үзудің күйі

MAC (Media Access Control) – ортаға қатнас жасап енуді басқару

MPLS (Multiprotocol Label Switching) – көпхаттамалы белгі коммутациясы

NDM (Normal Disconnection Mode) – нормалды үзу режимі

NRM (Normal Response Mode) – нормалды жауап беру режимі

OSI (Open System Interconnection) – ашық жүйенің байланыс моделі

SA (Source Address) – ақпарат көзінің адресі

SAR (Segmentation And Reassembly) – бөлшектеу және реассемблерлеу

SD (Start Delimiter) – бастапқы шектегіш

SDLC (Synchronous Data Link Control) – синхронды деректер тарату хаттамасы

PDU – протоколды бірлік

PTI (Payload Type Identifier) – деректер түрінің идентификаторы

TCP (Transmission Control Protocol) – ақпарат алмасуды басқару хаттамасы

TFTP (Trivial File Transfer Protocol) – файл берудің қарапайым хаттамасы

UA Unbalanced Asynchronous) – симметриялық конфигурация

UDP (User Datagram Protocol) – қолданушының дейтаграммалық хаттамасы

UN (Unbalanced Normal) – теңгерілмеген конфигурация

UNI (User-to-Network Interface) – қолданушының желілік интерфейсі

UTP (Unsealing Twist Pare) – экрандалынбаған бұрама жұп

WAN – ғаламдық есептегіш желі

VBR (Variable Bit Rate) – айнымалы биттік жылдамдық

VCI (Virtual Channel Identifier) – виртуалды канал идентификаторы

VPI (VitualPath Identifier) – виртуалды жол идентификаторы

X.25 – ғаламдық коммуникцияларға арналған дестелер коммутациясының халықаралық стандарты

Әдебиеттер тізімі

1 Информационно-вычислительные сети. Учебное пособие. Часть 1// Н. Новгород, Нижегородский государственный университет, 2008.

2 Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов 2-е изд./В.Г.Олифер, Н.А. Олифер. –СПб.: Питер, 2003.- 864 с.: ил.

3 Таненбаум Э. Компьютерные сети. 4-е изд. – СПб.: Питер, 2006.- 992с.

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

5 Олифер В.Г., Олифер Н.А., Технология MPLS. - ЭКО-ТРЕНДЗ, Москва, 2002.

Мазмұны

Кіріспе	3
1-дәріс. Есептеу желілеріне кіріспе	4
2-дәріс. Ашық жүйелер және OSІ моделі	8
3-дәріс. HDLC каналды деңгейдің хаттамасы	12
4-дәріс. Жергілікті есептеу желілері	16
5-дәріс. CSMA/CD қатынау әдісі	20
6-дәріс. Token-Ring	24
7-дәріс. X.25 желісін құрудың жалпы қағидалары	28
8-дәріс. Frame Relay желілерін құрудың негізгі қағидалары	32
9-дәріс. ATM технологиясы	36
10-дәріс. TCP/IP стегі	40
11-дәріс. IP хаттамасы	44
Қысқартылған сөздер тізбегі	48
Әдебиеттер тізімі	51

2012ж. жиынтық жоспары., реті 319