Ауқымды желілердің кеңейтілуі. Көпірлер. Маршрутизаторлар

Бір түйінде орналасқан, белгілі бір ережелер бойынша  жұмыс істейтін және көрші деңгейлердің  хаттамаларын жүзеге асыратын модульдерді  интерфейс (interface)  деп атайды.

Желідегі түйіндердің  әрекеттесуін ұйымдастыруға жеткілікті  хаттамалардың иерархиялық түрде  ұйымдастырылған жиынын коммуникациялық  хаттамалардың стегі деп атайды.

Интерфейс берілген деңгейдің  келесі деңгейге берілетін қызметтердің жиынын (набор сервисов) анықтайды. Хаттамалар бір деңгейдегі, әртүрлі  түйіндегі модульдердің әрекеттестігінің ережелерін анықтайды, ал интерфейстер – бір түйіндегі көрші деңгейлердің модулін анықтайды..

  OSI моделі.  Бұл модельдің  стандарты  1984 жылы қабылданған, оның көлемі  1000 бет. Модель тек операциялық жүйе, жүйелік утилиттер, жүйелік аппараттық құралдар  жүзеге асыратын жүйелі әрекеттестіктердің құралдарын сипаттайды.  Модель соңғы пайдаланушылардың қосымшаларының әрекеттестігінің құралдарын енгізбейді. ISO/ OSI моделінің әрекеттестігінің сұлбасы  төмендегі суретте  келтірілген (1.13- сурет). Мұндағы ISO (International Organization for Standardization) дегеніміз стандарттау бойынша халықаралық ұйым.

OSI деректер берілісінің  екі негізгі хаттамаларын белгілейді:

-  байланыс орнату бойынша (connection-oriented);

-  алдын ала байланыс орнатылмағанда (connection less);

- дейтограммалық  хаттамалар.

Модельдің негізгі функциялары  мен деңгейлерінің  қызметі.

Физикалық деңгейдің орындайтын қызметтері:

-  биттерді (сигналдарды)  физикалық байланыс арналары  арқылы жіберу;

- желілік кабельді желілік  адаптердің платасымен қосудың  тәсілін анықтайды (ажыратқыш  типі, түйісу (контакт) саны және  олардың функциялары);

- деректерді жеткізу тәсілдері;

- биттерді кодтау және  синхрондау үшін жауап беру

Компьютер жағынан физикалық  деңгейдің функцияларын желілік  адаптер немесе тізбектегі порт орындайды.

Арналық деңгейде келесілер жүзеге асырылады:

- беріліс ортасының қол  жетімділігін тексеру;

- қателерді анықтау және  жөндеу механизмдерін жүзеге  асыру;

- биттер (ақпараттар)  кадрлар  (frames) деп аталатын жиындарға топталады: 

- жіберілетін әрбір кадрдың  дұрыстығы қамтамасыз етіледі;  ол үшін кадрдың басы мен  соңына оны белгілеу үшін арнайы  биттердің тізбегі қойылады;

- бақылау қосындысын есептеп  және оны кадрға қосып, жіберілген  деректердің дұрыстығы тексеріледі;

-  бұзылған кадрларды  қайта жіберудің есебінен қателер  жөнделеді.

Локальды желінің кейбір технологияларында арналық деңгейдің  хаттамаларында компьютерлердің арасындағы  белгілі бір байланыс құрылымы мен  оның адрестеу тәсілдері анықталған. Арналық деңгейдің хаттамалары  компьютерлерде, көпірлерде, коммутаторлар  мен маршруттауыштарда қолданылады. Компьютерлерде арналық деңгейдің  функциялары желілік адаптерлердің  күшейткіштерімен және олардың драйверлерімен жүзеге асырылады.

Желілік деңгейде келесілер жүзеге асырылады:

- желілер арасындағы хабарлама берілісінің маршрутын дұрыс таңдау;

- физикалық адрестердегі хабарламаны адрестеу, логикалық адрестер мен аттарды ауыстыру;

- әртүрлі технологияларды келістіру;

- кадрлардан дестелер (packets) құрастыру;

- дестелерді коммутациялау,  маршруттау және деректердің  қайта жүктелуін бақылау.

Желілік деңгейдегі хабарламалар дестелер (packets) деп аталынады. Бұл  деңгей бірнеше желілерді қосуға арналған  біріккен тасымалдау жүйесін  құрастыруға арналған. Бұл желілер  хабарлама жіберудің әртүрлі  қағидаларын пайдалануы және оларда кез  келген байланыс құрылымы болуы  мүмкін. Желілік деңгейде хаттамалардың  екі түрі жұмыс істейді: желілік  хаттамалар (routed protocols) және маршруттау хаттамалары (routing protocols). Желілік деңгейдегі хаттамалардың мысалы ретінде TCP/IP стегінің  желіаралық  әрекеттестіктің IP хаттамасы  және Novell  стегінің желіаралық IPX дестелер алмасу хаттамасы.

 

1.4 X.25 желілер

 

1976 жылы X.25 стандарты қабылданды, ол ISO OSI 7-деңгейлі модельді қолдайтын  PSPDN (Packet-Switched Public Data Networks) әлемдік жүйенің  негізі болды. 

X.25 стандарты 1984 жылы жетілдірілді. Х 25- хаттамасы терминал жабдығы  (DTE - Data Terminal Equipment) және деректерді  тарату жабдығы (DCE - Data Communication Equipment) арасындағы синхрондық интерфейсті  анықтайды, бұлар дестелік режімде  жұмыс істейтін терминалдар үшін  арналған. Нақтысында бұл жабдықты  желіге қосатын байланыс хаттамасы.  X.25 хаттамасының басты кемшілігі  – үннің үлкен кідірістері  (типтік мәні 0,6 сек.). Терминал ретінде Х25 талаптарын қанағаттандыратын ЭЕМ немесе кез келген басқа жүйе қызмет етуі мүмкін. DTE – DTE қосылысы DCE арқылы іске асырылады. Х 25 хаттамасында DCE және DTE-ні уақыт бойынша бөлумен статистикалық мультиплексирлеуді пайдаланады.  Мұнда бір уақытта бірнеше алмасу процестері іске асырылуы мүмкін. 

DTE және DCE өзара әрекет сұлбасы  келесі түрде көрсетіледі: DTE - <логикалық  арна> - DCE <виртуальды қосылыс> - DCE - <логикалық арна> - DTE. Асинхронды  бас-тоқтау (старт-стоп) терминалы дестелік  адаптерлері арқылы ПАД (PAD - packet assemble / disassemble) дестелер коммутация  желісіне қосылады және Х.3, Х.28, Х.29 ұсыныстарына жауапты болады.  Бір ПАД 8, 16 немесе 24 асинхрондық  терминалдар үшін интерфейс қамтамасыз  етеді.  Әдетте, деректер дестесі  128 байттан тұрады, олар дестедегі  адрес бойынша таратылады. Бірақ  дестенің ұзындығы 64 – 4096 байттар  шегінде (шетке) жатуы мүмкін. Дестенің мөлшері сондай-ақ, терезенің  көлемі (анықтамай қабылданатын  дестенің саны) арнаны тағайындау  фазасында анықталады. Десте берілмес  бұрын  шығыс ЭЕМ/ПАД және  адрестелетін ЭЕМ/ПАД арасындағы  байланысты тағайындау қажет.  Қосудың екі түрі бар: коммутацияланатын  виртуальды арна (SVC) және тұрақты  виртуальды арна (PVC).

Арнаға қатынаудың екі амалы (процедурасы) қаралған (қарастырылған). Арнаға (LAP - link access procedure) қатынау амалы, оның негізінде HDLC хаттамасының асинхрондық жауап  режімінде (ARM - asynchronous response mode) симметриялық операциялар жатады. HDLC хаттамасының асинхрондық баланс режімі (ABM - asynchronous balanced mode) негізінде арнаға қатынау  баланстық процедурасы (LAPB - link access procedure balanced) жатады.  Желілік деңгей 14 түрлі  типті дестелерді пайдалану арқылы іске асырылады. Виртуальдық арна “логикалық арна ретінде” дестенің жалпы пішімінде  жазылады. Логикалық арнаның 12 биттен тұратын идентификаторы бар. Бұл  идентификатор әдетте топ нөмірінен (4 бит) және логикалық арна нөмірінен (8 бит) тұрады. Топта 256 дейін логикалық  арна болуы мүмкін (тек қана 0 тобы 255 ғана логикалық арнасы болады).  Мүмкін болатын топтардың саны – 16, осы себепті әр қосылыс үшін Х.25 виртуальдық арналардың мүмкін саны 4095 (16x256-1) тең болады. Тұрақты  виртуальдық арна (PVC - permanent virtual circuit) бөлінген арнаның аналогы болып  табылады. Жалғанатын виртуальдық арна (SVC - switched virtual circuit – дәстүрлі телефон  шақыруын еске салады) деректерді алмасуды іске асырады. Дуплекстік режімде жұмыс  істейтін жалғанатын виртуальдық арнаның 3 түрі бар, бірақ олар тағайындалатын қосылыстар бағытымен ерекшеленеді: кіруші SVC, қос бағытты SVC және шығатын SVC. Әр дестенің адресі логикалық арнаның (LCI) немесе логикалық арнаның нөмірін (LCN) идентификатор көмегі арқылы танылады. SVC қосылу уақытында ғана пайдаланылады  және ажыратқаннан кейін қайта пайдалану  үшін дайын болады. Барлық түрлі  дестелердің, қайта қосу сұраныс  дестесінен басқа, логикалық арнаның  идентификаторы бар. SVC қосу сұраныс  дестесі дестелердің жалғыз түрі болып табылады. Оның адресі Х.121 ұсыныстарына сәйкес  болады. SVC арқылы шығыс қосылысты тағайындау үшін ЭЕМ топтағы ең үлкен нөмірлі логикалық арнаны таңдайды және арнаның таңдалған тобы нөмірінен, алушының нөмірінен (сәйкесті ұсынысымен Х.121) және жекелеген жағдайларда өзінің нөмірінен тұратын қосылыс (қосылу) сұраныс дестесін жібереді. Кіріс қосылысты тағайындауда дестелер коммутациялау ортағы (ДКО -ЦКП) бос логикалық арнаның ең кіші нөмірін таңдайды арналарының тобындағы ЭЕМ-мен адрестеу порттың және осы топ пен арнаның нөмірін қосылыстың кіріс сұраныс дестесіне орналастырады. SVC арқылы қосылыстан кейін ЭЕМ өзінің логикалық топтарын/арналарын пайдалана отырып, өз дестелерін жібереді. Ал желідегі ДКО дестелердің тасымалдауын және логикалық топ/арналардың нөмірлерін түрлендіруді іске асырады. SVC бойынша орнатылған логикалық қосылыс ажыратылған кезде, қосылыстың екі жағында логикалық топ/арналардың нөмірлері босайды және қайта пайдалану үшін дайын болады. Терминал жабдығы үшін бөлінген ДКО/порт арасындағы адрестерінің және логикалық арналар нөмірлерінің сәйкестігі желіде тек қана ДКО белгілі. Әр кірісте ДКО-да ең кіші нөмірлі бос арнаны таңдауы және әрбір шығыс қосылыста ең үлкен нөмірлі бос арнаны ЭЕМ таңдауы шиеленістікті (қақтағысты) болдырмау үшін жасалған.

 Осы мақсатта екі логикалық топ пайдаланылады: біреуі – кіріс қосылыстар үшін, ал екіншісі – шығыс қосылыстар үшін. Желіге қосудан бұрын пайдаланушы Х.25 физикалық интерфейстің әр нүктесіне қанша PVC және SVC қажет екенін анықтайды. Асинхрондық терминалдар десте коммутациялы желіге енгізілген немесе қашықталған деректердің дестелік адаптерлері арқылы (ПАД) қосылады. Енгізілген ПАД әдетте ДКО-ның тағанында бірге орналастырылады. Бұл жағдайда қашықталған орнында орналасқан әр асинхрондық терминал жеке байланыс арна бойынша (Х.28 хаттамасы) енгізілген өзінің ПАД- на қосылады. Баламалы жағдайда қашықталған ПАД ( кішкентай жеке құрал) алыста орналасуы мүмкін және байланыс арна арқылы (Х.25)  өз ДКО-ына қосылады. Қашықталған ПАД арқылы ДКО-ға 8-16 асинхрондық терминалдар қосылады. Енгізілген ПАД-ты әртүрлі орындарда орналасқан бірнеше терминалдар пайдаланылуы мүмкін. Бұл уақытта қашықталған ПАД әдетте бір орында орналасқан терминалдарға қызмет етеді. Хаттамаларды пайдалану және байланыс арналарындағы бөгеуілдермен байланысқан ПАД-ны орналастырудың тағы бір түрі бар.  Қашықталған ПАД Х.25 ұсынысына сәйкес арналық деңгейде ДКО-ға қосылады. Х25 ұсынысындағы деректердің арнасының хаттамасы сапасында желіде бөгеуілдер туындағанда олардың бұрмалауы болғанда деректердің автоматты қайта таратуды қамтамасыз ететін HDLC жиынтығы іске асырылады. Асинхронды терминал топтық ПАД-мен диалог жасау үшін Х.28 ұсыныстарында жазылған процедураны пайдаланады, аталған ұсыныстарда қате болған жағдайда қайта тарату мүмкіндігі қаралмаған. Осы себепті синхрондық терминал және топтық ПАД арасындағы арна деректер қателіктерінің болуынан қорғалмаған. ПАД процедуралары МККТТ ұсыныстарында анықталған.

X.3 ұсынысы: «Жалпы пайдалануда  деректер тарату желідегі деректердің  дестелік адаптері (ПАД)».

 Х.28 ұсынысы: «Соңғы старт – тоқта жабдығы жалпы пайдалану желілердегі деректердің дестелік адаптеріне қатынауды іске асыратын терминал жабдығы мен деректерді  тарату жабдығы (DCE) арасындағы интерфейс».

X.29 ұсынысы: «Дестелік адаптер  (ПАД) және дестелік түрлі терминал  жабдығының арасындағы басқарушы  ақпаратпен алмасу процедуралары».

      ПАД –ның негізгі функциялары X.3 ұсыныстарына сәйкес келеді:

• символдарды дестелерге жинау (асинхрондық терминалдардан алынған);
• дестелердегі деректер өрісін талдау және деректерді асинхрондық терминалдарға шығару;
• виртуальдық қосылыс және ажырату, түсіру және үзу амалдарын басқару;
• дестелерді толтыру, дестелерді таратуға символ (сигнал) алу, күту уақытының өтуі сияқты сәйкесті жағдайлар болғанда дестелерді жүргізу тетігін қамтамасыз ету;
• қосылған асинхрондық терминалдың талабы бойынша старт-тоқтау сигналдарын және жұптыққа тексеру биталарын қосатын символдарды тарату;
• асинхрондық терминалдан қосылысты ажырату сигналын табу;
• ПАД командаларының тізбектерін редакциялау.

ПАД-ның тұрақты еске сақтағыш құрылғысында параметрлер сақталады. Бұл параметрлер  ПАД-ға қосылған асинхрондық терминалмен  немесе Х.29 ұсыныстары шарттарын қанағаттандыратын  желідегі кез келген ЭЕМ-мен орнатылуы  мүмкін. X.29 МККТТ ұсыныстарындағы  бұл параметрлер басқарғыш ақпарат  деп аталған. Осы себепті ЭЕМ  және ПАД арқылы өтетін деректерді басқарғыш ақпарат (ПАД-тың хабары) немесе асинхронды терминалдың өз деректері  ретінде жіктеу қажет. 

X.25 желісі пайдаланушыға старт-тоқта  терминал құралын ұсынады, ол  алдын-ала анықталған мәндерімен  ПАД параметрлерін таңдауға мүмкіндік  береді. Пайдаланушы ПАД-ға профайл  таңдау командасын жібереді, бұл  команда профайл идентификаторын  қосады. ПАД-да сақталатын бірнеше  стандарттық профайлдардың біреуі  осымен анықталады. Профайл идентификаторы  және 11 ПАД (терминал жылдамдығы) параметрі ПАД-дан жіберілетін  қосылыстар сұранысы түрі дестелеріне  “пайдаланушы деректер өрісіне”  қосылады. ЭЕМ (ПАД) сұраныс жіберген  терминал туралы ақпаратты пайдалана  отырып, осы өрісті пайдаланады.  Дестелік терминал интелектуалдық  құрылғы болып табылады (ЭЕМ немесе  сыртқы ПАД), ол үш деңгейлі  Х.25 хаттамасын пайдалана отырып, 2400, 4800, 9600 бит/c немесе 48 Кбит/с жылдамдықта  желінің синхрондық алмасуын  қамтамасыз етеді. 

X.25 желісінің мүмкіндікті топологиясы   көрсетілген. 

 

8-сурет– Мүмкіндікті топология 

 

ЭЕМ және басқа терминалдар бәлкім жалғаса енгізілген немесе қашықталған  ПАД-ға (Х28 хаттама), сондай-ақ тікелей  ДКО-ға (Х25 хаттамасы) қосылған.  Қашықталған  мекемелермен байланыстар сәйкесті модемдер арқылы іске асырылады (олар суретте көрсетілмеген). 

 

1.5  QoS түсінігі

 

           Артықшылық сұлбасына сәйкес трафик таратуды қамтамасыз ететін және желідегі осы немесе басқа ресурстардың артықшылығын белгілеуге мүмкіндік беретін “сұраныс бойынша сервис” (Quality of Service) – QoS тетігін пайдалану мүмкіндігін қамтамасыз етеді;

Дәстүрлі қосылысқа бағдарланған желі технологияларына қарағанда АТМ-нің  ерекшелігі жас технология болады. Осы себепті пайдаланушылар арасында ақпаратты берудің алдында тарату аяқталған сәтке дейін әрекет ететін виртуальдық арна ұйымдастырылады. Бұл бір жағынан телефон желісін  еске түсіреді, яғни пайдаланушының өзара  әрекеттес әр жұбы үшін алдын ала  тапсырылған сипаттарымен (өткізу жолағының  ені, таратудағы барынша көп кідірістер және т.б.– мұндай опция QoS (Quality of Service)  деп аталады және төменде жазылған) өткізу жолағы бөлінеді. Бұл жағдайда түрлі текті трафик 48 байттық  ұяшықтарға “үгітіледі”, оларға 5 байттық  бас тиектер қосылады.