Ауқымды желілердің кеңейтілуі. Көпірлер. Маршрутизаторлар

Қазіргі сәтте   тірек  желісінде 155 Мбит/с және 622 Мбит/с  тарату жылдамдығы ұсталады (пайдаланады), бірақ 2,4 Гбит/с таратуға есептелген жабдық та бар. Әрине, өте жылдамдықты  құрылғылардың пайда болуы технологияларының  күрделілігімен қиындайды. Бұдан басқа  мұндай порттың құны DWDM мультиплексор  портына қарағанда әлдеқайда  жоғары, бұл мұндай жүйені рентабельді  етпейді.

Уақыттық мултиплексор (TDM) технологиясынан АТМ технологиясы белгілі ағынға пайдаланатын өткізу жолағын қарқынды өзгертуге мүмкіндік  береді, бұл қолдан бар байланыс арналарының тиімді пайдалануға жағдай жасайды. Сонымен бірге сапалы қызмет көрсетудің дамыған тетігі қарастырылған.

OSI моделінің 2-3-м деңгейінде  QoS режімін қамтамасыз ету АТМ  технологиясының негізгі ерекшелігі  болып табылады. Бұл бүгінде АТМ  байланыс арнасының жүктеу аясында  қатаң жағдайларда және тарату  жағдайларына тіпті, үйлесімсіз  талаптарды бір уақытта қанағаттандыра  отырып, интегралдық трафикті (дауыс,  бейне, деректер) толық таратуға  мүмкіндік беретін жалғыз технология  болып табылады. Мысалы, нақты уақыт  режімінде дауысты немесе бейнені  таратуда ұяшықтарды жоғалту  және уақыт кідірістерін азайту  және өткізу жолағын кепілдендіруді  қамтамасыз ету өзекті болып  отыр.

  АТМ желісінің негізгі құрылғылары пайдаланушылар арасында қосылысты тағайындау үшін және осында  QoS ұсыну үшін жауапты болатын АТМ коммутаторлары болып табылады. Жоғарыда көрсетілгендей физикалық арна ұйымдастырудан басқа (мысалы,155 Мбит/с) АТМ-қосылысын толық түрде ұйымдастыру тағы да өте маңызды кейбір функцияларды, атап айтқанда, QoS-ты қамтамасыз етуді қарастырады. Ал енді бүгінде қабылданған QoS түрлерін тізелік: 

- CBR (Constant Bit Rate) — бекітілген өткізу қабілеті бар арна және пайдаланушы тапсырған басқа параметрлерді бөлу. QoS-тың мұндай түрі дауыс тарату үшін өте жақсы келеді. 

- RT-VBR (Real Time Variable Bit Rate) — пайдаланушы сұраған (коридор) дәлізінде (барынша аз- барынша көп) және басқа параметрлерімен (таратудағы барынша көп кідіріс) өткізу қабілеті бар арна бөлу.  RT-VBR бейне және дауысты тарату үшін өте қолайлы. Таратуда кідіріске қатаң талап қоя алады. 

- NRT-VBR (Non Real Time Variable Bit Rate) — тарату кідірісіне әлсіреген VBR. Нақты уақыт режімін талап етпейтін NRT-VBR –мен дауысты тарату үшін қолданылады.

- ABR (Available Bit Rate) — сұраусыз қалған физикалық арна бөлігін пайдаланушыға ұсыну. Мұнда қосылыс жасауда пайдаланушы таратудың барынша көп және барынша аз жылдамдығын қоя алады. ABR тарату кідіріс шамасын бақыламауы себепті оны деректерді таратуда қолдану ұсынылады.

- UBR (Unspecified Bit Rate) — Трафиктің ең төмен басымды түрі. Бұл өткізудің қандайда бір жолын пайдаланушыға ұсынуды кепілдемейді – тек бәрі пайдаланушыға қандайда бір арнаны ұсыну мүмкіндігіне байланысты болады. 

UBR+ — Intelligent Packet Discard функциясымен  толықтырылған, модифицияланған  UBR. Бұл өте елулі қосымша, ұяшық  жоғалғанда осы дестеден қалған  ұяшықтарды таратпайды, себебі, дестені  қайта қалпына келтіру қажет  емес. Мұндай операция әсіресе,  UBR сияқты басымдығы төмен режімді  пайдалануда маңызды.  Демек, UBR+-ті  қолдану АТМ физикалық арналарынан  жүктемесін азайтуға мүмкіндік  береді. 

АТМ технологиясының  негізгі артықшылықтары:

• байланыс арналарының өткізу жолағын динамикалық (қарқынды) басқарады;
• трафиктің түрлі типтері үшін QoS ұсыну;
• жабдықты және байланыс арналарын сақтау мүмкіндігі;
• дауыс, деректер, бейнені қоса алғанда трафиктің ең сан түрлі типтерін біріктіру мүмкіндігі;
• дауыс трафигін өңдеудің арнайы технологиясы есебінен  өткізу жолағын үнемдеу мүмкіндігі;
• байланыстың “мөлдір” арнасын  эмуляциялау мүмкіндігі;
• FR технологиясымен үйлесімділігі және пайдаланушыларға  FR сервисін ұсыну.  MPLS (Tag Switching) пайдалана отырып, АТМ тірек желісі бар нақты уақыт масштабында АТМ тірек желісі бойынша IP трафигін динамикалық жалғай алады. Бұл жағдайда IP және АТМ.  деңгейлеріне қатынастыра қажетті QoS ұсыну мүмкіндігі туады.

АТМ технологиясының кемшіліктері:

- технологияның күрделігі;

-  жабдықтың салыстырмалы жоғары бағасы;

- әртүрлі шығарушылар жабдығының жеткіліксіз үйлесімділігі;

- ерекшеліг міндеттерде (мысалы, трафиктің шағын көлемдерін жиі таратуда) АТМ технологиясын қолдану құрылыстар тағайындауда қажетсіз үлкен кідірістерге және қызметтік ақпараттың елеулі үлкен пайызына соқтыруы мүмкін.

АТМ технологиясын тірек желісін құрудағы келесі жағдайларда ұсынуға болады: 

- арнаны жүктеу шектікке  жақын; 

- қызметтің түрлі типтерін (дауыс, деректер, бейнелер) ұсыну  арқылы түрлі текті трафик  тарату талап етілгенде; 

- арнаның жалпы жүктеуінде  дауыс трафигінің үлесі елеулі  болғанда; 

- байланыстың “мөлдір”  арнасын ұсыну бойынша талаптар, мысалы, АТС шығарымдарын қосу.

          Бұл технология жергілікті және ауқымды желілерде қолданылады. Негізгі идеясы осы және басқа арналар бойынша сандық, дауыстық, мультимедиялық деректерді тарату. Қатаңдау айтқанда, АТМ жабдықтарына қатаң стандарт қолданбайды. Бастапқыда таратудың  155 Мбит/с (үстелдік жүйелер үшін – 25 Мбит/с), одан кейін – 662 Мбит/с, ал қазір жылдамдықты   2488 Мбит/с дейін жұмыс істелуде. Жылдамдығы бойынша ATM ойдағыдай Gigabit Ethernetпен бәсекелеседі.. Айтпақшы,  ATM - Gigabit Ethernetтен ерте пайда болды. Дербес желіде АТМ технологиясы тарату сапасы ортасында экрандалмаған өрілген жұп пен оптоталшықты пайдаланады. Пайдаланатын кодтары– 4В/5В және 8В/10В.

 

 

 

 

1.6 OSI моделі қауіпсіздігі.  DoS шабуылдар

 

Желілік деңгейде тағы да ARP (Address Resolution Protocol)  RARP (Reverse Address Resolution Protocol)  адресін  өзгерту хаттамалары (тура және кері) қолданылады.

Тасымалдау (көліктік) деңгейінің қамтамасыз ететіндері:

- дестелерді қатесіз берілген  тізбек бойынша, жоғалтусыз және  қайталаусыз жеткізу;

- хабарламаларды қайта  дестелеу: ұзындары бірнеше дестеге  бөлінеді, ал қысқалары біріктіріледі,  желіде дестелерді жіберудің  тиімділігін арттыру;

-  қабылдаушы компьютердің  тасымалдау деңгейінде   хабарламалар  ашылып, бұрынғы қалпына келтіріледі  және қабылданғаны туралы сигнал  жіберіледі. Осы деңгейдің және  жоғарыдағының хаттамалары желінің  шеткі түйіндерінің – олардың  желілерінің операциялық жүйелерінің  компоненттерінің бағдарламалық  жабдықтарымен жүзеге асырылады.  Мысалдар  ретінде TCP/ IP стегінің TCP және  UDP хаттамаларын, Novell стегінің SPX хаттамасын қарастыруға болады.

Сеанстық  деңгейдің қамтамасыз ететіндері:

- қазіргі сәтте қай  жақтың белсенді екендігін белгілеп, диалогты басқару;

- деректер ағынына бақылау  нүктелерін (checkpoints)  қою арқылы  пайдаланушылар есептерінің арасын  синхрондау, егер қате кездессе, онда соңғы бақылау нүктесінен  кейінгі деректерді ғана жіберу  керек;

- желідегі екі қосымшаның  аттарын танып, қажетті қорғау  орнату.

Іс жүзінде сеанстық деңгейді аз ғана қосымшалар пайдаланады және бұл деңгейдің  функциялары қолданбалы деңгейдің функцияларымен жиі біріктіріліп, бір хаттамада жүзеге асырылғанымен,  ол жеке хаттама ретінде сирек  жүзеге асырылады.

Тұлғалы (көрсетім) деңгей:

-  желі бойынша жіберілетін  ақпараттың мазмұнын өзгертпей  бейнелеу формасын  анықтайды  (форматты анықтау);

- хаттамаларды өзгерту,  деректерді трансляциялау, оларды  шифрлау, қолданылатын таңбаларды, (код кестесін) ауыстыру немесе  өзгерту үшін жауап береді;

- жіберілетін биттерді  кішірейту үшін  деректерді қысуды  басқару.

Бұл деңгейде редиректор (redirector) деп  аталынатын утилита жұмыс істейді. Оның негізгі қызметі -   енгізу/шығару операцияларын сервердің ресурстарына бағыттау. Мысалы, Secure Socket Layer (SSL) хаттамасы TCP/IP стегінің қолданбалы деңгейінің хаттамасы  үшін хабарламалармен құпия түрде  алмасуды қамтамасыз етеді.

Қолданбалы деңгейдің қамтамасыз ететін амалдары:

- файлдарды жіберу, деректер  базасына қол жеткізу, WEB-беттер, электрондық пошта және т.б.  қажетті қызметтер;

- желіге жалпы қол жеткізуді,  деректер ағынына және қателерді  өңдеуді басқару.

Қолданбалы деңгей дегеніміз  пайдаланушылар бөлінетін ресурстар  мен желілік қызметтерге қор  жеткізуге көмекші болатын әртүрлі  хаттамалардың жиыны. Мысалы, желілік  операциялық жүйелердің утилиттері, файлдар жеткізудің қызметтері, электрондық  пошта және т.б.

Төменгі деңгейдегі 1,2   және 3- модельдері желіге тәуелді немесе бұл деңгейлердің хаттамалары желінің техникалық жүзеге асырылуы мен пайдаланылатын коммуникациялық жабдыққа тәуелді.

Жоғары деңгейдегі 5,6  және 7-модельдері желіге тәуелсіз. Бұл деңгейлердің хаттамалары желіні құрастырудың техникалық ерекшеліктеріне, желілер технологиясына және олардың топологиясына тәуелсіз.

Тасымалдау деңгейіндегі 4-модель аралық болып есептеледі. Ол төменгі деңгейлердің  жұмысының егжей-текжейін жоғарғылардан жасырады.  Осының арқасында хабарламаларды нақты тасымалдаушы құралдардан тәуелсіз түрде қосымшалар құрастыруға мүмкіндік береді.

 

1.7  Fast Ethernet технологиясы

 

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.

Егер орталық бос болса сонда  ғана компьютер деректерді жіберүді бастауы мүмкін, қайсылары кадрдың  анықтама құрылымына белгілеген станцияның адресін қоса кіргізіледі. Кабельге қосылған барлық станциялар жіберген кадрдың деректерін тануы мүмкін, бірақ өзінің адресін таныған  сол ғана станция оның мазмұнын өзінің  ішкілік буферіне жазады, алған деректерді баптайды, оларды өзінің стегімен жоғарыға жібереді, ал содан кейін жауап  қайтарады.

Қадрды жіберуді аяқтағаннан кейін  желінің барлық торабтары технологиялық  тынысын IPG (Inter Packet Gap)  9,6 мкс.- ты міндетті ұстау керек.  Бұл тыныс, тағы кадр аралас аралық  деп аталған, желінің  адаптерлерін бұрынға қалпына келтіруге  керек, ал сонымен бірге орталықты  бір станция монопольно алып қоймасын деп.  Дегенмен  тағы мынадай жағдай болуы мүмкін, қашан екі болмаса  одан артық станциялар орталық бос  деп бірдей шешуге келіп өздерінің  кадрларын жібере бастауы мүмкін.  Сондықтан коллизия (Collision) болады, себебі кадрлардың  екеуінің мазмуны жалпы  кабельде кездеседі және ақпараттың бурмалануы болады.  Коллизия – бұл желіде ақпаратты жібергенде үлестіру сипатының нәтижесі.

Коллизияны корректно өндеу  үшін барлық станциялар кабельдегі сигналдарды  бірдей қарайды.  Егерде жіберген және қаралған сигналдар ерекше болса, сонда  коллизияның болғаны бекітіледі (CD – Collision Detection).

Fast Ethernet-тің  физикалық  деңгейі келіп тоқталатын болсақю.Барлық өзгерістер Fast Ethernet технологияның  Ethernet-пен біріккен физикалық деңгейде (8-сурет).Суреттен көрініп тұр MAC мен LLC деңгейшілердің айырмашылығының жоғы. Fast Ethernet технологияның физикалық деңгейінің  көбірек киындығының себебі онда үш түрлі кабельдің жүйелері пайдаланады:

• оптоталшықты екі модылы кабель;

        -   есулі қос өткіргіш категориясы 5, екі косуы пайдаланады;

        - есулі қос өткіргіш категориясы 3, төрт қосуы пайдаланады.

Коаксиалды кабель пайдаланбайды, себебі кішкентай аралық жерде есулі қос өткізгіштің 5 категориясы деректерді сол коаксиалды кабельдің жылдамдығымен жібереді, бірақ онда желі көбірек арзан және пайдаланғанда қолайлы болады.

Көп аралық жерде оптоталшықты кабельді қолдануға болады, себебі оның өзкізу ағытпасы коаксиалға қарағанда  анағұрлым көбірек, желінің бағасы

одан аса көп емес, егер үлкен  коаксиалды кабельді жүйеде жоғары шығындарды іздеуге және  бұзылғанын түзеуге ерекше санаса. 

Fast Ethernet желінің шоғырлауыштардан  жасалған құрылымы, 10Base-T / 10Base-F желілер  сияқты, ыңғай иерархиялық болады. Fast Ethernet желілердің конфигурациясының  негізгі айырмашылығы, ол желінің  диаметрінің кемуі шамалы  200 метрге  дейін, не түсінікті кадрды  жіберетін уақыттың 10 есе кемуімен  себебі жіберудің жылдамдығы  10 мгбит/сек  Ethernet -пен салыстырғанда  10 есе көтерілді.

Коммутаторларды пайдаланғанда Fast Ethernet хаттамасы жартыдуплексті режімде  жумыс істеуі мүмкін, кайсыда желінің  жалпы ұзындығына шектеу жоқ, ал тек  физикалық сегментердің ұзындығына қосатын көрші құралдарды ( адаптер-коммутатор, коммутатор- коммутатор) шектеуі қалады.

Бірінші класты қайталауыштардан жасалған Fast Ethernet желінің шектеулері көрсетілген  суретте. Коммутатор Fast Ethernet

Коммутатор  Fast Ethernet

160 м                                                                          136

Стек қайталауыш. кл.1             Стек қайталауыш. кл.1   

100 м                     136 м

100 м

компьютерлер

412 м жарты дуплекс

2 км толық дуплекс

 

 

9 -сурет - Бірінші класты қайталауыштардан жасалған Fast Ethernet желінің шектеулері

 

“На пролет” (cut through) режимінде жұмыс істейтін коммутаторлар бар. Мұнда дестенің бірінші биттері коммутатор шығысына түседі, ал одан кейінгілері тек қана енуге жақындайды. Бұл жағдайда кідіріс шамалы, бірақ коммутатор соқтығыстар нәтижесінде зақымданған дестелерді өзінен өткізеді. Ондай режімге альтернатива - бұл буфер жады арқылы тарату болады (SAF – Store And Forward тарату сұлбасы). Бұл режимде зақымдалған дестелер шығарылып тасталады, бірақ кідіріс елеулі артады. Сонымен қатар буферлік жад барлық кірістерде болуы қажет. Желілерді жобалауда өнімділік/баға қатынасы бойынша коммутаторлар моршуритазторлардан басым түседі.