Есептеу желілеріне кіріспе

- сегменттеу, біріктіру және тұтасуы;

- мәліметтер ағынын жеке қосылыстар  бойынша басқару;

- супервизорлы функциялар;

- мәліметтердің жедел көлік  блоктарын жіберу.

UDP хаттамасы

Дейтаграммалы хаттама болып табылатын UDP хаттамасы мүмкіндігінше сервисті іске асырады, яғни өз хаттамаларын жеткізуге кепілдік бермейді,   демек, ешқандай жағдайда IP дейтаграмма хаттамасының сенiмсiздiгiнің орнын толтырмайды. UDP хаттамасының мәліметтер бірлігі UDP-пакет немесе пайдаланушы дейтаграмма деп аталады. Әрбір дейтаграмма жекелеген пайдаланушы хабарламасын тасымалдайды. Бұл шектеуге алып келеді: UDP дейтаграммасының ұзындығы ІР хаттама мәліметтер төменгі деңгейлі технологиялар кадр мөлшерімен шектелген өрісінің ұзындығынан асып кете алмайды. Сондықтан, егер UDP-буфер толып кетсе, онда қосымша мәліметтері кері беріледі.  Төрт 2-байттық өрістерден тұратын UDP-пакетінің тақырыбында дерек көз портының, қабылдаушы портының  өрісі, UDP ұзындығы және бақылау қосындысы бар (10.2-суретті қараңыз).

 

  10.2-сурет –  UDP дестесінің бастамасының құрамы

 

Дерек көз порты және қабылдаушы порты жіберілетін және қабылданатын процестерді идентификациялайды. UDP ұзындық өрісінде UDP пакетінің байттармен есептегендегі ұзындығы бар. Бақылау қосындысының өрісінде қосылған жалған тақырыбы бар UDP пакеті бойынша есептелінетін UDP  пакетінің бақылау қосындысы бар.

 

11 дәріс. IP хаттамасы

 

IP-пакет тақырыптан және мәліметтер  өрісінен тұрады. Ереже бойынша 20 байтты ұзындығы бар тақырыпта  келесі құрылым бар  (11.1-суретті  қараңыз).

11.1-сурет. IP дестесінің құрамы

4 битті қамтитын Нұсқа нөмірі  өрісі (Version) ІР хаттамасының нұсқасын көрсетеді. Қазір  4 (IPv4) нұсқа кеңінен қолданылады және  6 (IPv6) нұсқаға өтуге дайындалуда.

IP-пакеттің Тақырып ұзындығы (IHL) өрісі 4 битті қамтиды және 32-биттік сөздерде өлшенген тақырып ұзындығының мәнін көрсетеді.  Әдетте тақырыпта 20 байт (бес 32-биттік  сөз) ұзындығы бар, бірақ қызметтік ақпарат көлемін ұлғайтқан кезде бұл ұзындық Опция өрісінде қосымша байттарды пайдалану есебінен 60 октеттерге дейін ұзаруы мүмкін.

Сервис түрі (Type of Service) өрісі бір байтты қамтиды және пакет артықшылығын және маршрутты таңдау  белгісінің түрін береді. Осы өрістің бірінші үш биті пакет артықшылығының төменгі өрісін жасайды, артықшылықта ең төменгі – 0 (дұрыс пакет) бастап ең жоғарғы – 7 (басқарушы ақпарат пакеті) дейінгі мәндер болуы мүмкін. Маршрутизаторлар және компьютерлер пакет артықшылығын назарына алуы мүмкін және ең алдымен аса маңызды пакеттерді өңдеуі мүмкін. Сервис түрі өрісінде маршрутты таңдау белгілерін анықтайтын үш бит бар. Нақты таңдау үш баламалылар: аз кідіріс, жоғары анықтылық және жоғары өткізу қабілеттілігі арасында жүзеге асады. Белгіленген D биті маршруттың осы пакетті жеткізу кідірісін азайту үшін таңдалуы тиіс екендігі туралы айтады, Т биті – өткізу қабілетін көбейтуге арналған, ал  R биті – жеткізу сенімділігін көбейтуге арналған.

Жалпы ұзындық  (Total Length) өрісі 2 байтты қамтиды және тақырыпты және мәліметтер өрісін есепке алу арқылы пакеттің жалпы ұзындығын белгілейді. Пакеттің ең ұзын ұзындығы осы шаманы анықтайтын өрістің разрядтылығымен шектелген және 65535 байтты құрайды, дегенмен желілердің көпшілігінде пакеттер қолданылмайды. Желі бойынша әртүрлі түрлерін жіберу кезінде пакет ұзындығы ІР пакеттерді тасымалдаушы төменгі деңгейлі хаттама пакетінің ең ұзын ұзындығын есепке ала отырып таңдалады.  Егер осы Ethernet кадрлары болса, онда Ethernet кадрының мәлiметтер өрiсінде орналасатын 1500 байттағы ең ұзын ұзындығы бар пакеттердi таңдалады.

Пакет идентификаторы өрісі 2 байтты қамтиды және  бастапқы пакетті фрагменттеу арқылы пайда болған пакеттерді тану үшін қолданылады. Барлық фрагменттерде осы өрістің бірдей мәндері болуы тиіс.

Жалау (Flags) өрісі 3 биті қамтиды және фрагменттеуге байланысты белгілері бар. Белгіленген бит DF (Do not Fragment) маршрутизаторға осы пакетті фрагменттеуге тыйым салады, ал орнатылған бит MF (More Fragments) осы пакеттің аралық фрагмент (соңғы емес) екендігін айтады. Қалған бит кейінге сақталған.

Фрагментті ығыстыру (Fragment Offset) өрісі 13 битті қамтиды және фрагменттеуге ұшыраған бастапқы пакет мәліметтерінің жалпы өрісінің басынан бастап осы пакеттің мәліметтер өрісінің байтттарда ығысуын береді.    MTU әртүрлі шамалары бар желілер арасында оларды жіберулер кезінде пакеттер фрагменттерін жинау/сұрыптау кезінде пайдаланылады. Ығысу 8 байтқа еселік болуы керек.

Өмір уақыты (Time to Live) өрісі бір битті қамтиды және пакет желі бойынша ауыса алатын шекті мерзімді білдіреді.  Осы пакеттің өмір уақыты  секундпен өлшенеді және жіберу дерек көздерімен беріледі. Маршрутизаторларда және желінің басқа тораптарында әрбір секунд аяқталғаннан кейін ағымдағы өмір уақытынан бірлік алынады; кідіріс уақыты секундтан аз болған кезде де бірлік алынады. Заманауи маршрутизаторлар пакетті бір секундқа қарағанда сирек өңдейтін болғандықтан өмір уақытын осы пакет белгіленген орынға жеткенге дейін оның өтуіне рұқсат етілген тораптардың ең көп санына тең деп санауға болады. Егер өмір уақыт параметрі пакет алушыға жеткенге дейін нөлге тең болса, онда бұл пакет жойылады.  Өмір уақытын өзін-өзі жоюдың сағаттық механиз ретінде қарастыруға болады. Осы өрістің мәні ІР-пакет тақырыбын өңдеген кезде өзгереді.

Жоғарғы деңгейлі хаттама идентификаторы бір байтты қамтиды және пакеттің мәліметтер өрісінде орналасқан ақпарат жоғарғы деңгейлі хаттаманың қайсысына жататындығын көрсетеді (мысалы, бұл TCP хаттамасының сегменті, UDP дейтаграммалары, ICMP немесе OSPF пакеттері болуы мүмкін).

Бақылау қосындысы (Header Checksum) 2 байтты қамтиды және тек тақырып бойынша есептелінеді. Тақырыптың кейбір өрістері пакетті желі бойынша жіберу процесінде өз мәнін өзгертетіндіктен (мысалы, өмір уақыты), бақылау қосындысы ІР-хаттаманы әрбір өңдеген кезде тексеріледі және қайтадан есептелінеді. Бақылау қосындысы - 16 бит – тақырыптың барлық 16-биттік сөздерінің қосындысына қосымша ретінде есептелінеді. Бақылау қосындысыны есептеген кезде «бақылау қосындысы» өрісінің мәні нөлге қойылады. Егер бақылау қосындысы дұрыс емес болса, онда қате анықтала салысымен пакет  жоққа шығарылады.

Дерек көздің IP-мекенжайы (Source IP Address) және тағайындау IP- мекенжайы (Destination IP Address) өрістерінің ұзындықтары бірдей - 32 бита.

Опция өрісі міндетті емес болып табылады және тек желіні ретке келтіру кезінде ғана қарапайым түрде қолданылады.

Тегістеу (Padding) өрісі ІР-тақырыптың 32-биттік шекарада аяқталатындығына көз жеткізу үшін пайдаланылады.

 

QoS қызмет көрсету сапасын  қолдау механизмдері

Желінің қабілеттілігі осы немесе басқа желілік қосылыстармен сұралатын қызмет көрсетудің әртүрлі деңгейлерін  қамтамасыз ету, өндірістік сипаттамаларына бақылау жүргізумен қатар – өткізу, кідіріу/дірілдеу және пакеттерді жоғалту жолақтары – төменде берілген үш категория бойынша жіктелуі мүмкін:

- мәліметтерді кепілдіксіз жеткізу (best-effort service). Желі тораптарының байланыстылығын және пакетті белгіленген нүктеге жеткізудің нақтылығын уақыт кепілдігінсіз қамтамасыз ету. Пакеттің кері тасталуы тек маршрутизатордың кіріс немесе шығыс кезегі буфері толып кеткен жағдайда ғана болуы мүмкін екендігін атап айту керек.  Пакеттерді кепілдіксіз жеткізу қызмет көрсету сапасы кепілдігінің және пакеттерді жеткізуді қамтамасыз ету кепілдігінің жоқ болуының салдарынан QoS бөлігі болып табылады.  Пакеттерді кепілдіксіз жеткізу бүгінгі күннің  Internet тоқтатпайтын жалғыз қызмет болып табылатындығын айта кету керек. Ақпарат беруге бағытталған (мысалы, файлдарды жіберу хаттамалары бойынша өзара әрекеттесуді қамтамасыз ететін қосымшалар (File Transfer  Protocol - FTP) көпшілік қосымшаларға арналған өнімділіктің кейбір төмендеуіне қарамастан,  бұл қызмет жеткілікті болып табылады.  Барлық қосымшалардың оңтайлы жұмыс істеу шарттары өзіне өткізу, кідіріс және пакеттерді жоғалту деңгейлер жолақтары терминдеріндегі белгілі желілік ресурстарды бөлуге қойылатын талаптарды енгізеді;

- дифференциялап қызмет көрсету (differentiated service). Дифференциялап қызмет көрсету қызмет көрсету сапасына қойылатын талаптар негізінде трафиктің кластарға бөлінуін болжайды. Трафиктің әрбір класы дифференцияланады және осы класс үшін берілген QoS механизмдерге сәйкес желіде өңделеді. Қызмет көрсету сапасын қамтамасыз етудің (QoS) ұқсас схемасы CoS схемасы деп жиі айтылады. Дифференциялап қызмет көрсету өздігінен ұсынылған қызметтерге кепілдікті қамтамасыз етуді ұйғармайтындығын атап өту керек. Осы схемаға сәйкес трафик әрқайсысында өзіндік артықшылықтары бар кластар бойынша үлестіріледі.  Осы себеп бойынша  дифференциялап қызмет көрсетуді көбінесе жұмсақ  QoS (soft QoS) деп атайды. Дифференциялап қызмет көрсетуді қосымшалардың қарқынды трафигі бар желілерде қолдану қолайлы. Бұл жағдайда желінің әкімшілік трафигін қалған барлық трафиктен бөлуді қамтамасыз ету және кез келген уақытта желі тораптарының байланыстылығына сенімді болуға мүмкіндік беретін артықшылықты белгілеу маңызды;

- кепілді қызмет көрсету (guaranteed service) трафик ағымдары тарапынан қызмет көрсетуге қойылатын спецификалық талаптарын қанағаттандыру мақсатында желілік ресурстарды резервтеуді ойлайды. Кепілді қызмет көрсетуге сәйкес желілік ресурстарды трафиктің барлық қозғалу траекториясы бойынша желілік ресурстарды алдын ала резервтеу орындалады. Кепілді қызмет көрсетуді желі ресурстарына қойылатын қатаң талаптарды көрсетуге байланысты тағы да қатты QoS (hard QoS) деп атайды.

 

MPLS технологиясының ерекшеліктері. MPLS белгілер бойынша коммутация  қағидалары

MPLS технологиясы (MultiProtocol Label Switching), өзінің  жаңашылдығына қарамастан ІР-желілерінің  жаңа технологиялар іргетасының  негізгілерінің бірі болды. MPLS ерекшеліктері:

- желі магистаріндегі маршрутизациялауды  коммутациялауға ауыстыру есебінен  пакеттердің жылжуын тездетеді;

- Traffic Engineering тапсырмаларын шешу, яғни  маршрутизаторлар және байланыс  арналарын ең көп тиімді пайдалануға  жету үшін трафиктің желі арқылы  өту жолын құрастыру;

- MPLS жолдары бойынша өтетін трафик  үшін өткізу қабілеттіліктерін резервтеу есебінен талап етілген қызмет көрсету сапа параметрлерін (QoS) қамтамасыз ету;

- желiнiң масштаб жасалатын виртуалды  жеке желілерін салу (VPN).

Белгілер бойынша көп хаттамалы коммутациялау  желiлерде желілік тораптардың екi түрі қолданылады. Желі шекарасында орналасқан MPLS маршрутизаторлары ІР ағымдарын тануы және талдауы тиіс және оларды өтіп жатқан маршруттар бойынша жіберу керек.  Бұл құрылғылар - LER (Label Edge Router) шекаралық маршрутизаторлар. Кіріс және шығыс LER анықтайды.

Кіріс LER қарапайым маршрутизатор ретінде талдайды, IP-тақырып пакетті келесі жіберу мекенжайын таңдау кезінде баламалы қызмет көрсету  (Forwarding Equivalency Class, FEC) класының қайсысына жататындығын анықтайды. FEC – желілік деңгей пакеттерінің класы, пакетің жүрген жолын таңдау кезіндегідей ресурстарға қол жетімді көзқарас тұрғысынан да желіден бірдей қызмет көрсетуді алады. FEC ұқсас өңдеуді талап ететін трафик ағымдарының көп мөлшерін біріктіруге мүмкіндік береді. Балама класына біріктірілген трафиктің FEC ағымдары бірдей  MPLS-белгісімен белгіленеді. Трафик ағымдарын біріктіру мүмкіндігі белгілерді коммутация маршрутизаторларымен LSR сақталатын маршруттар туралы ақпараттар көлемін азайту есебінен масштабауға MPLS мүмкіндігін ұлғайтады.  MPLS қолданылу аясы үнемi ұлғаюда, таңдау әдiстерiн тасымалдау перспективасы және SDH мен DWDM секілді қазіргі уақытта өңделетін Generalized MPLS (GMPLS) стандартының көмегiмен алғашқы көлік желілеріне MPLS қолданылатын жолдарды орнату пайда болды.