Есептеу желілеріне кіріспе

LLC деңгейі сенімділік деңгейі  әртүрлі түйіндер арасында деректер  кадрларын жіберуге жауап береді, сонымен қатар оған қоса ұсынылатын желілік деңгеймен интерфейс қызметін жүзеге асырады. LLC деңгейі арқылы желілік хаттама каналды деңгейден қажетті сападағы оған қажетті тасымалдау операциясын сұрайды. LLC деңгейінде осы деңгейде кадрларды жоғалтқан немесе бұрмалаған жағдайда кадрларды қалпына келтіру процедураларының болуы немесе болмауымен ерекшеленетін, яғни осы деңгейдің тасымалдау қызметтерінің сапасымен ерекшеленетін бірнеше жұмыс режимдері бар. IEEE 802 стандарттары 4.1-суретте көрсетілген жеткілікті айқын құрылымға ие.

802 комитет шеңберінен тыс стандартталған  технологиялар LLC (FDDI стандарт ANSI) хаттамасын  қолдануға бағдарланады.

     4.1 сурет. IEEE 802.X стандартының құрылымы

 

802.1 стандарты барлық технологиялар  үшін жалпы сипатта (әртүрлі технологиялардың өзара қатынасын, базалық технологиялар негізінде өте күрделі желілерді құруды сипаттайды). 802.3, 802.4, 802.5 және 802.12 стандарттары олардың негізін қалаған фирмалық технологияларды жақсарту нәтижесінде пайда болған жергілікті желілердің технологияларын сипаттайды. Осылай 802.3 стандартының негізін Digital, Intel және Xerox (немесе Ethernet DIX) компаниялары әзірлеген Ethernet технологиясы құрады, 802.4 стандарты Datapoint Corporation компаниясының ArcNet технологиясының жинақтамасы ретінде пайда болды, ал 802.5 стандарты IBM компаниясының Token Ring технологиясына сәйкес келеді.

LLC деңгейі жоғарғы деңгейлерге  процедуралардың үш түрін ұсынады:

- LLC1 – жалғауды орнатусыз және  растаусыз сервис;

- LLC2 – жалғауды орнату және  растаумен сервис;

- LLC3 - жалғауды орнатусыз, бірақ растаумен сервис.

 

5 дәріс. CSMA/CD қатынау әдісі

 

Барлық станциялар қосылған орта коллективті қатынау режимінде жұмыс жасайды. Кадрды жіберу мүмкіндігін алу үшін интерфейс-жіберуші бөлінетін орта (Multiply Access, MA) бос екендігін тексеруі тиіс. Оған сонымен қатар салмақ түсіретін жиілік (Carrier Sense, CS) деп аталатын сигналдың негізгі гармоникасын тыңдау арқылы қол жеткізіледі. Ортаның «жұмыспен қамтылмау» белгісі осы сәтте жіберілетін бірліктер мен нөлдердің ретіне тәуелді 5-10 МГц тең Ethernet 10 Мбит/с барлық нұсқалары үшін қабылданған кодтаудың манчестерлік тәсілі кезінде онда салмақ түсіретін жиіліктің болмауы болып табылады.

Егер орта бос болса, онда түйін кадрды жіберу құқығына ие. бұл кезде жіберу екі жаққа да таралады, осылай оларды желінің барлық түйіндері алады. Деректер кадрлары әрқашан әрқайсысы 10101010 мәніне ие 7 байттан және 10101011тең 8-ші байттан тұратын преамбуламен ілеседі. Соңғы байт кадр басын шектеушінің атауында болады. Преамбула қабылдағыштың хабарлағышпен битті және байтты синхрондауға кірген кезде қажет. Қатарынан жүретін екі бірліктің болуы қабылдағышқа преамбула аяқталғанын және келесі бит кадрдың басы болып табылатынын білдіреді. Кабельге жалғанған барлық станциялар жіберілетін кадрдың байттарын өздерінің ішкі буферлеріне жаза бастайды. Кадрдың бірінші 6 байты тағайындау мекенжайынан тұрады. Өзінің мекенжайын кадрдың тақырыбында көрсететін станция өзінің ішіндегісін өзінің ішкі буферіне жазуды жалғастырады, ал қалған станциялар осымен кадрды қабылдауды тоқтатады. Тағайындау станциясы алынған деректерді өңдейді, өзінің стегі бойынша оларды жоғарыға жібереді. Ethernet кадры тағайындау мекенжайынан ғана емес, сондай-ақ деректер көзінің мекенжайынан тұрады, сондықтан станция-алушы кімге жауап қайтару керектігін біледі.    .  
Кадрды жіберуді аяқтағаннан кейін желінің барлық түйіндері пакетаралық интервалға (Inter Packet Gap, IPG) 9,6 мкс тең технологиялық үзіліске шыдауы тиіс. Бұл үзіліс желілік адаптерлерді бастапқы жағдайына келтіру үшін, сонымен қатар бір станцияның ортасын монополиялық басып алудың алдын алу үшін қажет. Технологиялық үзіліс аяқталғаннан кейін түйіндер орта бос болғандықтан өз кадрын жіберуді бастай алады.

Ортаны тыңдау механизмі және кадрлар арасындағы үзіліс екі немесе одан көп станция орта бос деп, өз кадрларын жіберуді бастайтын жағдайдың болмауына кепілдеме бере алмайды. Бұл кезде коллизия болады, себебі екі кадрлардың деректері жалпы кабельде соқтығысады және ақпараттың бұрмалануына алып келеді.

Коллизия – бұл Ethernet желісінің жұмысындағы қалыпты жағдай. Коллизия туындаған кезде бірнеше станциялар абсолютті бір уақытта жіберуді бастауы міндетті емес, мұндай жағдайдың ықтималдығы төмен. Бір түйін жіберуді бастайды, ал біраз (қысқа) уақыттан кейін басқа түйін ортаны тексеріп, салмақты анықтамай (бірінші түйіндердің сигналдары оған әлі жеткен жоқ) өз кадрын жіберуді бастайтын жағдайлардың ықтималдығы жоғары. Осылай, коллизияның пайда болуы желі түйіндерінің кеңістікте таралуының салдары болып табылады.

Коллизияны нақты өңдеу үшін барлық станциялар бір уақытта кабельде туындайтын сигналдарды бақылайды. Егер жіберілетін және байқалатын сигналдар бір-бірінен ерекшеленсе, онда коллизияны анықтау дерегі тіркеледі (Collision Detection, CD). Желінің барлық станциялары коллизияны тез анықтауының ықтималдығын арттыру үшін коллизияны анықтаған станция өз кадрын жіберуді тоқтатады (еркін жерде, байттың шекарасынан тыс жерде) және jam-реттілік деп аталатын 32 биттен тұратын арнайы реттілік желісіне жіберумен коллизия жағдайын күшейтеді. Осыдан кейін коллизияны анықтаған станция жіберуді тоқтатуы және қысқа кездейсоқ уақыт интервалына үзіліс жасауы тиіс. Содан кейін ол ортаны ұстап, кадрларды жіберуге қайтадан әрекет жасай алады. Кездейсоқ үзіліс келесі алгоритм бойынша таңдалады: үзіліс = L х (кейінге қалдыру интервалы).

Ethernet технологиясында кейінге қалдыру интервалы 512 битті интервалдардың мәніне тең таңдалған. Битті интервал кабельдегі деректердің ретті екі биттерінің пайда болуы арасындағы уақытқа сәйкес келеді; 10 Мбит/с жылдамдығы үшін биттік интервалдың шамасы 0,1 мкс немесе 100 нс тең.

L бұл [О, 2N] диапазонынан тең ықтималдықпен  таңдалған бүтін сан, мұндағы N –кадр  дерегін жіберуге қайталама әрекеттің  нөмірі: 1, 2,..., 10. 10-шы әрекеттен кейін үзіліс таңдалатын интервал артпайды. Осылай, Ethernet технологиясындағы кездейсоқ үзіліс 0-ден 52,4 мс дейінгі мәндерді қабылдай алады. Егер кадрды жіберудің 16 ретті әрекеттері коллизияны туындатса, онда хабарлағыш әрекеттерді тоқтатып, бұл кадрды тастауы тиіс. Сипатталған алгоритм кейінге қалдырудың қиылған экспоненциалды екілік алгоритмінің атауымен аталады.

 
Кадрлар пішіндері

IEEE 802.3 құжатта сипатталған Ethernet технологиясының стандарты МАС деңгейі кадрының жалғыз пішімінің сипатын береді. МАС деңгейінің кадрына IEEE 802.2 құжатта сипатталған LLC деңгейінің кадры салынуы тиіс болғандықтан, IEEE стандарттары бойынша Ethernet желісінде тақырыбы MAC және LLC деңгейшелері тақырыптарының комбинациясы болып табылатын каналды деңгей кадрының жалғыз нұсқасы қолданылады.

Сонда да тәжірибеде Ethernet желілерінде каналды деңгейде 4 әртүрлі пішімдердің (түрлердің) кадрлары қолданылады. Бұл LLC деңгейшесі жалпы хаттамадан бөлінбеген кезде және сәйкесінше LLC тақырыбы қолданылмаған кезде IEEE 802 стандарттарын қабылдауға дейін болған Ethernet технологиясы дамуының ұзақ тарихымен байланысты. Digital, Intel және Xerox үш фирманың консорциумы 1980 жылы 802.3 комитетінің қарастыруына халықаралық стандарттың жобасы ретінде Ethernet стандартының өз фирмалық нұсқасын ұсынды, бірақ 802.3 комитеті DIX ұсыныстарынан кейбір жерлерінде ғана ерекшеленетін стандартты қабылдады. Ерекшеліктер Ethernet желілерінде кадрлардың екі әртүрлі түрлерінің пайда болуына алып келген кадр пішіміне де қатысты болды.

Кадрдың тағы бір пішімі Ethernet желілерінде өз хаттамаларының стегі жұмысын тездету бойынша Novell компаниясының күш салуы нәтижесінде пайда болды.

Сонымен кадрдың төртінші пішімі кадрлардың алдыңғы пішімдерін бір жалпы стандартқа алып келу бойынша 802:2 комитеті қызметінің нәтижесі болды.

Бүгін барлық СА, СА драйверлері, желілік құрылғылар тәжірибеде қолданылатын Ethernet технологиясы кадрларының барлық пішімдерімен жұмыс істей алады, бұл кезде кадр түрін анықтау автоматты түрде орындалады. Ethernet кадрларының барлық осы төрт түрінің пішімдері 5.1-суретте келтірілген.

 

5.1 сурет. Ethernet кадрларының түрлері

 

802.3/LLC кадрының тақырыбы преамбула  және SFD жолдарсыз тақырыптың сегіз  жолын анықтайтын IEEE 802.3 және 802.2 стандарттарында  анықталған кадрлар тақырыптарының  жолдарын біріктеру нәтижесі  болып табылады:

- преамбула (Preamble) жолы жеті синхронды  байттан 10101010 тұрады. Манчестерлік  кодтау кезінде бұл комбинация 5 МГц жиіліктегі периодты толқынды  сигнал ретінде физикалық ортаға  ұсынылады;

- кадрдың бастапқы шектеушісі (Start-of-frame-delimiter, SFD) бір байттан 10101011 тұрады. Осы бит комбинациясының пайда болуы келесі байт – бұл кадр тақырыбының бірінші байты екендігін көрсететін нұсқау болып табылады;

- ұзындығы 6 байт тағайындау мекенжайы (Destination Address, DA);

- негізгі көз мекенжайы (Source Address, SA) – 6 байт;

- ұзындығы (Length, L) – 2 байт кадрдағы  деректер жолының ұзындығын анықтайды;

- деректер жолы (Data) 0-ден 1500 байтқа  дейін тұруы мүмкін. Бірақ егер  жолдың ұзындығы 46 байттан аз  болса, онда кадрды 46 байт ең аз  рұқсат етілген мәнге дейін толтыру үшін толтыру жолы қолданылады;

- толтыру жолы (Padding) деректер жолының 46 байт ең аз ұзындығын қамтамасыз  ететін толтырғыштардың сол байт  санынан тұрады. Бұл коллизияны  анықтау механизмінің түзу жұмысын  қамтамасыз етеді. Егер деректер жолының ұзындығы жеткілікті болса, онда толтыру жолы кадрға шықпайды.

- бақылау сомасының жолы (Frame Check Sequence, PCS) 4 байттан тұрады. Бұл мән CRC-32 алгоритмі бойынша есептеледі. Кадрды алғаннан кейін жұмысшы  станция осы кадр үшін бақылау  сомасын жеке есептеуді орындайды, алынған мәнді бақылау сомасы жолындағы мәнмен салыстырады және алынған кадрдың бұрмаланбағанын тексереді.

802.3 кадры МАС-деңгейшесінің кадры  болып табылады, сондықтан 802.2 стандартқа  сәйкес оның деректер жолына  кадрдың басында және соңында жалаушаларын алынған LLC деңгейшенің кадры салынады және ұзындығы 3 (LLC1 режимінде) немесе 4 байт (LLC2 режимінде) тақырыпқа ие, деректер жолының ең үлкен өлшемі 1497 немесе1496 байтқа дейін.

Novell компаниясы ұзақ уақыт бойы  деректер жолына салынған ақпараттың түрін сәйкестендіру қажеттігі болмағандықтан (NetWare операциялық жүйесіндегі желілік деңгейдің жалғыз хаттамасы IPX хаттамасының пакеті болды) өз NetWare операциялық жүйесінде LLC кадрының қызметтік жолдарын қолданбады. Енді жоғарғы деңгейдің хаттамасын сәйкестендіру қажеттілігі болған кезде Novell компаниясы 802.3/LLC стандартты кадрларды қолдана бастады.

Сонымен қатар Ethernet II кадры деп аталатын Ethernet DIX кадры Raw 802.3 кадрының құрылымымен сәйкес келетін құрылымға ие. бірақ та Ethernet DIX кадрындағы 2 байтты кадр ұзындығы (L) Raw 802.3 жолы хаттама түрінің жолы ретінде қолданылады. Туре (Т) немесе EtherType атауына ие болған бұл жол LLC кадрының DSAP және SSAP жолдарының мақсаттарына – осы кадрдың деректер жолына өз пакетін салған жоғарғы деңгейдің хаттамасы түрін көрсету үшін арналған.

 

6 дәріс. Token-Ring

 

Token Ring стандартының желілері желінің барлық станцияларын сақинаға біріктіретін кабельдердің қиындыларынан тұратын деректерді жіберудің бөлінетін ортасын қолданады. Сақина жалпы бөлінетін ресурс ретінде қарастырады. Қатынау алгоритмі сақинаны белгілі бір тәртіпте қолдану құқығына ие станцияларда жіберуге негізделген. Сақинаны қолдану құқығы маркер немесе токен деп аталатын кадрдың арнайы пішімінің көмегімен беріледі.

Token Ring стандартын 1985 жылы 802.5 комитеті  қабылдаған. Осы уақытта IBM компаниясы Token Ring стандартын өзінің негізгі  желілік технологиясы ретінде  қабылдады. Token Ring желілері екі битті  жылдамдықтармен жұмыс істейді  – 4 және 16 Мбит/с. Бірінші жылдамдық 802.5 стандартында анықталған, ал екінші жылдамдығы Token Ring технологиясының дамуымен анықталған. Әртүрлі  жылдамдықтарда жұмыс істейтін станциялардың бір сақинада  араласуына жол беруге болмайды. 16 Мбит/с жылдамдықпен жұмыс істейтін Token Ring желілері 4 Мбит/с стандартымен салыстырған кезде қатынау алгоритмі жетілдірілген.

Token Ring технологиясы Ethernet қарағанда  күрделі технология болып табылады. Ол бас тартуға төзімділік  қасиеттеріне ие. Token Ring желісінде  сақина тәрізді құрылымның кері байланысын қолданатын желі жұмысын бақылау процедурасы анықталған – жіберілген кадр әрқашан станция-жіберушіге оралады. Кейбір жағдайларда желі жұмысындағы анықталған қателіктер автоматты түрде  жойылады, мысалы, жоғалған маркер қалпына келтіріледі. Басқа жағдайларда қателіктер тек тіркеледі, ал оларды жоюды қызмет көрсететін қызметкерлер қолмен орындайды. 

Желіні бақылау үшін станциялардың бірі МАС-мекенжайының ең жоғарғы мәні бар станция ретінде сақинаны инициализациялау уақытында таңдалатын белсенді монитордың рөлін атқарады. Егер  белсенді монитор істен шықса, сақина инициализациясының процедурасы қайталанады және жаңа белсенді монитор таңдалады. Желі белсенді монитордың бас тартуын анықтай алуы үшін соңғысы жұмысқа жарамды  күйінде әрбір 3 секундта өзінің қатысуының арнайы кадры генерацияланады. Егер бұл кадр желіде 7 секундтан артық уақытта шықпаса, онда желінің қалған станциялары жаңа белсенді мониторды таңдау процедураларын бастайды.

Маркер кадры әрқайсысының ұзындығы бір байт үш жолдардан тұрады:

- бастапқы шектеуші (Start Delimiter, SD) маркердің басында, сонымен қатар кез келген кадрдың басында шығады;

- қатынауды басқару (Access Control) төрт  жолдан тұрады: РРР, Т, М және RRR, мұндағы РРР – басымдылық биттері, Т – маркер биті, М – монитор биті, RRR – басымдылықтың резервті биттері. 1-де орнатылған Т биті осы кадр қатынау маркері болып табылатынын көрсетеді. Монитор биті 1-ге белсенді монитормен және 0-ге кез келген басқа станциямен, жіберуші маркермен немесе кадрмен қойылады. Егер белсенді монитор 1 мәні бар монитор битінен тұратын маркерді немесе кадрды көрсе, онда белсенді монитор бұл кадр немесе маркер бір кезде сақинаны айналғанын және станциялармен өңделмегенін біледі. Егер бұл кадр болса, онда ол сақинадан жойылады. Егер бұл маркер болса, онда белсенді монитор оны ары қарай сақина бойынша жібереді;

- соңғы шектеуші (End Delimeter, ED) – маркердің соңғы жолы.

Деректер кадры маркер сияқты үш жолдан тұрады және бірнеше қосымша жолдардан тұрады:

- бастапқы шектеуші (Start Delimiter, SD);

- кадрды басқару (Frame Control, FC);

- тағайындау мекенжайы (Destination Address, DA);

- негізгі көз мекенжайы (Source Address, SA);

- деректер (INFO);

- бақылау сомасы (Frame Check Sequence, PCS);

- соңғы шектеуші (End Delimeter, ED);

- кадр мәртебесі (Frame Status, FS).

Деректер кадры сақинаны басқару үшін қызметтік деректерді (МАС-деңгейінің деректері) немесе қолданушы деректерін (LLC-уровня) тасымалдай алады. Token Ring стандарты МАС-деңгейдің басқарушы кадрларының 6 түрін анықтайды. FC жолы кадрдың түрін (МАС немесе LLC) анықтайды және егер ол МАС ретінде анықталса, онда жол сонымен қатар кадрлардың алты түрінің қайсысы осы кадрмен ұсынылған. Кадрлардың осы алты түрінің арналуы:

-Оның мекенжайы бірегей екендігіне  көз жеткізу үшін, станция сақина  бірінші рет жалғанған кезде Мекенжайдың көшірмесін жасау кадры жіберіледі (Duplicate Address Test, DAT);