Есептеу желілеріне кіріспе

 

2 дәріс. Ашық жүйелер және OSІ моделі.

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 әрекеттеің 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.

OSI моделін екі әртүрлі  моделдерге  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   Компьютерлердің қатынасының OSI моделі

 

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 жіберліген 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. 2.1-кестеде OSI моделінің деңгейлері және әйгілі хаттамалар келтірілген.

 

 

 

 

2.1. кестесі           OSI  моделінің деңгейлері

 

OSI моделінің деңгейлері	Деректер сақтауға бағытталған протоколдар	Деректер алмастыруға арналған протоколдар	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

 

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 мекенжайларды оларға сәйкес келетін логикалық желілік мекенжайларды 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. Егер байланыс желісі байланыс каналымен дара қолданылатын болса, онда бұл жағдайда байланыс желісін байланыс каналы деп атайды. 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 кезед 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.

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.   Каналды деңгейдің HDLC хаттамасы

 

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: