Есептеу желілеріне кіріспе

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 компьютеризация және информатизация 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 жоспары бойынша осы пәнге 3 кредит берілген, барлығы 225 сағат, оның аудиториялық сағаты 90, өзіндік жұмыстары 150 сағат .

 

Курс	Семестр	Аудит. сабақ	Дәріс	Практ. сабақ	Лабор. жұмыс.	Курстық жұмыстар.	Экзамен
4	7	90	45	15	30	7,7  30	7

 

1 дәріс. Есептеу желілеріне кіріспе

 

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 интерактивті 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 килмометр 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 жекелік есептеуіш желісі (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. Бұл құрылғылар олар әзірленген компьютерлердің түрлерін ғана жалғай алды.

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 мекенжайы 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, аяқталған деректер жабдығы және деректерді жіберу қызметінің өзара қатынасы

Желілерді дамытуда маңызды фактор деректерді жіберудің пакетті принцибін 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:

• дестелер коммутациясымен деректерді жіберу қызметтері;
• дестелер коммутациясымен деректерді жіберу  қызметтерімен бірге немесе дербес жүзеге асырылған  кадрлар ретрансляциялау қызметтері;
• каналдар коммутациясымен  деректерді жіберу қызметтері;
• ЖҚТЖ (жалпы қолданыстың телефон желісі) желісі бойынша деректерді жіберу қызметтері;
• каналдар коммутациясы, дестелер коммутациясы және кадрлар ретрансляциясы қолданылатын интегрленген қызметті цифрлы желі (ИҚЦЖ) бойынша деректерді жіберу қызметтері;
• Қызметтер интеграциясымен кең жолақты желі (К-ИҚЦЖ) 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 дестелер коммутациясымен деректерді жіберу қызметтері;
• IP (v4 және v6 нұсқалары) жанұясына жататын хаттама бойынша дестелер 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-ИҚЦЖ желілері;

- К-ИҚЦЖ желілері;

- коммутацияланбайтын аналогты каналдар және радиоканалдар.

Деректерді жіберу қызметіне қатынаудың үшін 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 деректер жіберу аппараттарының (ДЖА) 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 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. Әдетте DCE физикалық ортаға қажетті формадағы және қуаттағы сигналды жіберуге және қабылдауға жауап бере физикалық деңгейде жұмыс істейді.

 

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);
• ДК – дестелер 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 – бөлінген 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.

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

Дестелер желінің коммутаторларында дестелерді 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. ДК кезінде уақыт бірлігінде жіберілетін жіберелітен деректердің жалпы көлемі көп. Себебі жеке абоненттердің пульсациясы уақытта  бөлінеді.