Ауқымды желілердің кеңейтілуі. Көпірлер. Маршрутизаторлар

          Тапсырма

 

Корпоративті компьютерлік желілерді құру және іске асыру төменгі  кестеде көрсетілген кәсіпорынның структурасы бойынша. Тапсырманың  шифрі сәйкесті студенттің тегінің  бас әріпі.

- Тегінің бірінші әрпі: Н.

- Кәсіпорынның профилі: ЗАО “НИТ”.

- Компьютер саны: 50.

Ғимараттың ерешелігі:

   -   Бас офис: Алматы, 2 қабат .

   - Филиал 1: Астана, 5 қабат.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     Кіріспе

     Бұл курстық жұмыста берілген тапсырманы орындау барысында қолданылған технологияның ерекшелігімен артықшылығын пайдалана отырып, Ethernet, Fast Ethernet және Gigabit Ethernet желілердің екі айналып келетін ұйақытын (PDV) есептеу керек.  Қолданылған компьютерлердің түрлерін және желінің құралдарының бағаларын көрсетіп дәлелдеу негізгі мақсаттарымыздың бірі болады. Желінің кабелді жүйелердің структуризациясын құра отырып, ғимаратта орнатқан компьютерлердің, серверлердің желінің құралдарының сұлбасын анықтап көрсету. Интернетке шығу жүйесін толықтай қамту.Тасымалдаушыны тануымен тікелей (ұжымды) қатнау және коллизияны табу CSMA/CD (Carrier Sense Multiply Access with Collision Detection) әдісі логикалық жалпы шиналы желілерде қолданған, соған Ethernet –те жатады.

Осындай желіде барлық  компьютерлер жалпы шинаға тұра қатнайды және екі  кез келген торабтың арасында ақпаратты  алысу мүмкіндігі бар. Ол үшін бөліктенетін орталық (жалпы шина) бос екеніне компьютер (станция) сену керек. Оны сигналдың негізгі гармоникасын тыңдап  (тасымалдаушы жиілік– CS – Carrier Sense) табыстайды. Орталықтың бос екенінің белгісі тасымалдаушы жиіліктің онда жоғы , қайсы манчестердің әдісінің кодтауында осы кезде тізбекті бір мен нөлді жіберуіне байланысты 5 ¸ 10 мгц тең болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           1 Негізгі бөлім

 

1.1  Ауқымды желілердің кеңейтілуі. Көпірлер. Маршрутизаторлар.

 

Желілерді құрастыруда көптеген мәселелер кездеседі, бірақ оларды шешудің әдістері де жоқ емес. Қазіргі  кезде желілердің даму үрдісі тоқталған  емес. Бұл мәселелерді зерттеу  және оларды шешудің әлістерін анықтау  немесе мәселелерді болдырмау туралы  мәліметтерді кітаптың бір бөлімінде  беру мүмкін болмайды.

Екі ғана компьютерден тұратын  қарапайым желінің өзін қарастырғанда  кез келген есептеу желісінде  кездесетін көптеген мәселерді кездестіруге болады. Мысалы, байланыс жолдары  арқылы сигнал берілісінде  кездесетін  мәселелер. Мұндай мәселелердің шешімі табылмай ешбір байланыс туралы сөз  қозғауға болмайды.  Сондықтан ақпараттық сигналдар берілісі кезінде кездесетін үрдістерді түбегейлі талдау қажет. Ол үшін дербес компьютердің жүйелі блогын ашып қарасаңыз, өте кішігірім сымдарды көруге болады. Осы сымдар арқылы ақпарат  тасымалдаушы сигналдар компьютердің орталық процессорына, тиісті өңдеулер орындайтын немесе қосымша есептеулер жүргізетін микросхемаларға және  алынған нәтижені процессорға жеткізетіні  белгілі. Басқа пәндерден компьютерде  есептеу үрдістерінің қалай орындалатыны туралы мәліметтер  алынған болатын, енді осындай  ақпараттық сигналдарды  басқа компьютерлерге тасымалдауда кездесетін мәселелерді нақты анықтау  қажет. 

a. Компьютерлердің желідегі байланыстарының тетігі (механизімі).  Екі компьютер арасындағы байланыс.

б.  Байланыс жолдары арқылы деректерді физикалық жеткізудегі мәселелер:

1)   Жіберілетін дискретті  ақпарат келесі негізгі:кодтау  түрлері арқылы бейнеленеді:  потенциалды ( манчестерлік код, NRZ, NRZI), модуляция (аналогты және  жиілікті), сонымен қатар логикалық  кодтау (артық кодтар және скрэмбирлеу).

 

 

 

 

 

 

 

Компьютер А                                                  Компьютер Б

 

Контроллер

       ОЖ

Қосымша

Контроллер

  Драйвер

Драйвер

     ОЖ

Қосымша

                                                                                                                      

 

 

 

 

 

 

 П

 П

 

Интерфейс  RS-232c

 

1-сурет – Дискретті ақпарат

2) Бұл жерде келесі проблемаларды шешу керек:

- беріліс жолдарында бөгеуітке  тұрақтылық;

- ақпарат берілісінің  қажетті жылдамдығын қамтамасыз  ету;

- компьютерлер арасын  өзара синхрондау;

- жіберілетін ақпараттың  сенімділігі (тексерудің қарапайым  тәсілі бақылау қосындысын есептеу).

3) Байланыс арнасы бойынша  ақпарат жіберу үшін локальды  желіде желілік адаптерлер мен  коммутаторлар қолданылса, ал глобальды  желіліерде – коммутаторлар,  модемдер, маршрутизаторлар, сонымен  қатар коммуникациялық жабдықтар  пайдаланылады.

в. Бірнеше компьютерлерді біріктірудегі мәселелер:

1)  Байланыс жолдарын  бірге пайдалануды ұйымдастыру.  Деректер берілуінің бөлінетін  ортасы (Shared  media ) дегеніміз бірнеше  компьютерлердің бір жолды кезектесіп  пайдалануы ( Ethernet, Token Ring ).

 

                                                Бөлінетін байланыс

                                                      жолдары                                           

 

                                                Жеке байланыс

                                                    жолдары

 

2-сурет– Байланыс жолдары

      1)  Компьютерлерді адрестеу :

          - Аппараттық  адрестер (hardware) кішігірім желілерге арналған, сондықтан оларда иерархиялық құрылым болмайды. Мысалы, локальды желінің желілік адаптерінің адресі.

           - Символдық  адрестер  немесе  аттар иерархиялық құрылымды  болады, олар кішігірім желілерде  де, ауқымды желілерде де қолданылады. 

           -  Сандық құрама адрестердің форматы бекітілген болады және олар екі бөлімнен тұрады: үлкен бөлім – желі нөмері, ал кіші бөлім – желідегі түйін нөмері. Мысалы,   IP  және  IPX – адрестері. Егер IP- адрес келесі түрде жазылса 192.16.221.115, онда олар  ондық санақ жүйесінде 4 байттан (32 биттен) тұрады, мұндағы алғашқы 3 байт 192.16.221.- желі номері болса, ал 4-ші байт 115- осы желідегі түйіннің нөмері.

Адрестерді үлестіру үшін Internet желісінде аттарға рұқсат беретін  орталық қызмет орны DNS ( Domain Name System)  бар.

г.  Құрылымдау үлкен желілерді құрастырудың құралы ретінде

1)   Жергілікті желілердің  технологиясында  келесі түрдегі   шектеулер бар: 

- түйіндер арасындағы  қашықтыққа;

- желідегі түйіндердің  санына;

-  графиктің қарқынына.

Осы аталынған шектеулерді  алып тастау үшін арнайы құрылымдау әдістері мен арнайы келесі жабдықтар пайдаланылады: қайталаушылар, концентраторлар, көпірлер, коммутаторлар және маршрутизаторлар. Оларды коммуникациялық жабдық деп атайды.

2)  Физикалық құрылымдау.    Ethernet  10 Base-2 желісі

Т                             Қайталаушы                           Қайталаушы                                   Т  

                                                                                                                                                          

 

                    185 м.  

                                                  3-сурет– Физикалық құрылымдау

   Желінің логикалық және физикалық  топологиясы: 

ПК

ПК

ПК

 

 

 

                                      1.11 а – сурет

                             

4- сурет – Логикалық сақина

                                   А

  В

   С

          

 

                 

                                                                                                          

                                                                                                        

5- сурет – Шинаның физикалық топологиясы

Қайталаушы желінің кабелінің  мүмкін болатын  ұзындығын ұлғайтып, жергілікті есептеу желіні сегменттерге бөледі.    Бірнеше порттары бар және бірнеше физикалық сегменттерді қосатын қайталаушыны (Repeator),  шоғырлауышты (Concentrator)  немесе  хаб  (Hub)  деп атайды. Шоғырлауыш желінің физикалық топологиясын әр уақытта өзгертеді және оның логикалық топологиясын өзгеріссіз қалдырады. Төмендегі мысалдардан олардың сұлбасын  көруге болады (3,4,5 - суреттер):

 

 

Көпір

3)  Желінің логикалық  құрылымдау дегеніміз желіні  локальды трафиктерлі сегменттерге  бөлу үрдісі. Мысалы, келесі суреттер (6,7 - суреттер):

 

 

 

 

 

 

6 – сурет– Көпірдің көмегімен логикалық құрылымдау

Коммутатор (Switch) коммуникациялық мультиплексор, ол коммутатордың басқа процессорларынан тәуелсіз түрде көпір алгоритмі бойынша кадрларды өңдейді.  

  Маршруттауыш-бағдарлауыш (Router)  адресация арқылы желінің логикалық сегменттерін құрайды және желінің жеке бөліктерінің трафиктерін тиімді түрде бір бірінен бөледі.

 

М1

 

 М2

 

 К1

 

 К2

 

  М3

                                                                                                                                

 

                      Бағдарлауыштар                                                     Шоғырлауыштар

 

 

 

7 – сурет – Бағдарлауыштың көмегімен желіні логикалық құрылымы

       

 

 

   1.2 ARP және RARP хаттамалары

 

          ARP (Address Resolution Protocol) - тура түрлендіру хаттамасы. RARP (Reverse Address Resolution Protocol) - кері түрлендіру хаттамасы .

IP хаттамадағы  торап адресін,  яғни  компьютер немесе маршруттауыштың  портының адресін әкімші ерікті  түрде тағайындайды және оның  дербес (жергілікті-локалды) адресімен  тікелей байланыспаған, мысалы IPX хаттамасында сияқты. Бұл жағдайды  ірі желілерде пайдалануға болады, себебі ол дербес (локалды) адрестің  пішіміне тәуелсіз және тұрақты,  ал басқа жағдайда компьютердегі  желілік адаптерді ауыстыруда  бұл өзгеріс Интернет желісінің  барлық әлемдік адресін ескерген  болар еді  (әрине, ол интернетке  қосулы болғанда). ІР хаттамасындағы  дербес (локалды) адрес жергілікті  желінің ауқымында маршруттауыштар  мен осы желінің торабы арасындағы  деректермен алмасқанда пайдаланылады.  Маршруттауыш желілердің бір  торабы үшін десте алып, оны  тарату үшін осы желідегі қабылданған  технология  талаптарына сәйкес  кадр қалыптастыруы қажет және  онда тораптың дербес адресін  көрсетеді, мысалы МАС-адресті.  Келген дестеде бұл адрес көрсетілмеген,  енді оны маршруттауыш тағайын  адрес ретінде дестеде көрсетілген  белгілі  IР адресі бойынша  іздейді. Осындай ізденіске жергілікті  желіге қосылған соңғы торап  та мәжбүр болады. Жергілікті  адресті анықтау үшін Address Resolution Protocol, ARP  хаттамасы пайдаланылады. ARP хаттамасы түрліше жұмыс істейді,  ол осы желіде арна деңгейдің  қай хаттаманы қолданғанына байланысты: жергілікті желі хаттамасы ма (Ethernet, Token Ring, FDDI), бәлкім бір уақытта  барлық желідегі тораптарға көптарамды  кіруді қолдайтын немесе ауқымды  желінің хаттамасы ма  (X.25, frame relay) әдетті оны қолдамайтын. Сондай-ақ  керісінше белгілі дербес адрес   арқылы IР адресті табатын хаттама  да бар. Ол реверсивті ARP - RARP (Reverse Address Resolution Protocol) деп аталады және  ол бастапқыда өз адресін білмейтін,  бірақ өз желілік адаптері  адресін білетін дискісіз станциялар  стартында пайдаланылады. ARP хаттамасы  жергілікті желілерде көрсетілген  IР адресі бойынша желідегі  торапты табу үшін арналық  деңгейдегі хаттаманың көптарамды  кадрларын пайдаланады. Жергілікті  адреске  IР-адресін бейнелеуді  атқаратын торап ARP сұранысын  қалыптастырады, оны арналық деңгейдің  хаттама кадрына салады, онда  белгілі IР адресін көрсетеді  және көптарамды сұраныстарын  жолдайды. Жергілікті желінің барлық  тораптары ARP сұранысын алады  және ондағы IР адресін өзінікімен  салыстырады. Олар дәл келсе,  онда торап ARP-жауап  құрайды,  сонда IР адресті және өз  адресін көрсетеді. ARP адрестер және  жауаптар дестенің бір пішімін  пайдаланады. Себебі  әртүрлі  тип желілеріндегі дербес адрестер  ұзындығы әр түрлі болуы мүмкін, онда ARP хаттамасының десте пішімі  желі түріне байланысты болады. 5-суретте Интернет желісінде  тарату үшін ARP хаттамасының дестесінің  пішімі көрсетілген. 

 

 

1-кесте– Желінің түрлері

Желінің тұрі		Хаттаманың түрі
Жергілікті адрестің ұзындығы	Желінің адресінің  ұзындығы	Операция
Таратушының жергілікті адресі (0 – 3 байты)
Таратушының жергілікті адресі (4 – 5 байты)		Таратушының IP-адресі (0-1 байты)
Таратушының IP-адресі (2-3 байты)		Бұрынғы жергілікті адрес (0 – 1 байты)
Бұрынғы жергілікті адрес (2-5 байты)
Бұрынғы IP-адрес (0 – 3 байты)

          

Ethernet желілері үшін желінің түрі өрісінде 1 мәні көрсетіледі. Хаттаманың өрісінің түрі ARP дестелерін тек IP хаттамалары үшін ғана емес, басқа да желілік хаттамалар үшін пайдалануға мүмкіндік береді. Осы өрістің IP мәні – 080016-ға тең. Ethernet хаттамасы үшін жергілікті адрес ұзындығы 6 байтқа, ал IР адрес ұзындығы – 4 байтқа тең болады. ARP сұраныстары үшін  операция өрісіне ARP хаттамасы үшін 1 мәні, ал  RARP хаттамасы үшін 2 мәні қойылады. ARP- сұранысын жолдайтын торап дестеде ізделінетін дербес адрес өрісінен басқа барлық өрістерді толтырады ( RARP-сұраныс үшін ізделетін IР адрес көрсетілмейді.). Бұл өрістің мәні IР –адресін таныған  торап толтырады. Ауқымды желілерде әкімші  ARP- кестелерді өзі толтырады, оларда ол IP-адрес мәнінің  дербес адрес мәні бар X.25 желі торабының  адресіне сәйкестігін  табыстайды.

Соңғы уақытта ARP хаттамасы жұмысын  ауқымды желілерде автоматтандыру үрдісі басталды. Ол үшін қандай да бір  ауқымды желілерге қосылған маршруттауыштардың бірінде  ARP-кестесін осы желінің  барлық тораптары мен маршруттауыштары үшін жүргізетін (жасайтын) арнаулы  маршруттауыш бөлінеді. Осындай бір  орталықтанған жұмыста тек бөлінген маршруттауыштың IР-адресі мен дербес адресі қолмен ғана қосылады. Осыдан кейін  торап пен маршруттауыш  бөлінген маршруттауышта өз адрестерін белгілейді. IР адрес пен дербес адрестің сәйкестігін  қою үшін автоматты түрде сұрау  салады, бұған әкімші қатыспайды.   

 

1.3  OSI ( Open System Interconnection ) ашық  жүйелерінің әрекеттестігінің желілік модельдері

 

Көпдеңгейлі (иерархиялық) тәсіл желідегі әрекеттестіктің құралдарын сипаттау мен жүзеге асыру үшін пайдаланылады.

Бір деңгейде, бірақ әртүрлі  түйіндерде орналасқан желінің компоненттері  бір бірімен алмасатын хабарламалардың  тізбегі мен форматын анықтайтын формальды түрдегі ережелерді хаттама (протокол) деп атайды.