Желілердің архитектурасы және стандартизацисы.

OSI протоколдарының стектері. Архитектура – әрқайсысы жеке функцияларды атқаратын элементтер жүйесінен тұратын желіні құрайды. Өз кезегінде барлық элементтер компьютердің өзара әрекеттесіп жұмыс атқаруын қамтамасыз етеді. Басқашалай айтқанда желінің архитектурасы бүкіл берілген есептерді (задачи) жекелеген есептерге бөліп байланыстыруды қарастырады (бұл есептер өз кезегінде желінің жеке элементтерімен орындалуы қажет). Желінің архитектурасының негізгі элементі коммуникациялық протокол – желі тораптарының нысандандырылған ережелер жиынтығының әрекеттестігі болып табылады. Архитектураның стандартталуындағы үлкен жетістікке ашық желілер әрекеттестігінің үлгілік моделінің (OSI) құрылуы жатады, ол 80-жылдардың басында қалыптасты. OSI моделі халықаралық стандарт және есептер әрекеттестігін «тігінен (по вертикали)» әдісімен бөлшектеп байланыстыруды 7 деңгей негізінде жүргізеді. Деңгейлер стек протоколы ретінде белгілі иерархияны құрайды, ол жерде жоғары тұрған деңгей өзінің астыңғы деңгейін өз мақсатында пайдаланады. Қазіргі кездегі протоколдар стегі OSI үлгісінің архитектурасын айқындайды. Бірақтан әрбір протокол стегінің өзінің OSI үлгісінің архитектурасынан ерекшелігі, артықшылығы болады. Ең танымал TCP/IP стегі 4 деңгейден тұрады. Компьютер желісінің стандартты архитектурасы желі элементтері арасындағы протоколдарды, яғни соңғы торап (компьютер) және аралық (промежуточный) тораптар (коммутатор және маршрутизатор) арасындағы үлестіруді орындайды. Соңғы тораптар арасында трафикті тарату арқылы аралық тораптар тек қана протоколдар стегінің көліктік (транспортный) функцияларын орындайды. Соңғы тораптар ақпараттық қызмет көрсету арқасында бүкіл стектер протоколын қамтиды (мысалы, веб- сервис). OSI стегі. Басқа стектерге қарағанда OSI стегі OSI моделінің 7 деңгейінен толықтай лайықты. Төменгі деңгейлерде OSI стегі Ethernet, Token Ring, FDDI, глобальді желі протоколдарын қолданады. OSI стегінің Сетевой, транспортный және сеансовый деңгей протоколдары әртүрлі өндірушілермен шығарылған және кең таралмаған. Прикладной деңгей протоколдары OSI стегінің кеңінен таралған протоколдары. Оған: ҒТАМ файлдарды тарату протоколы, VTP терминалының протоколы, X.500 анықтама қызметінің протоколы, X.400 электронды пошта протоколы және тағы басқалар жатады. OSI стегінің протоколдары өзінің қиындығы және басқаларға ұқсамайтындығымен ерекшеленеді. Құрылымының қиындығына байланысьты OSI стек протоколдары орталық процессордың есептеу қуатының көп бөлігін алатындықтан персоналды компьютерлер желісінде емес қуатты машиналарда көп пайдаланылады.

Желілер классификациясы.

Компьютерлік желілердің әртүрлілігін өзіне тән белгілер жиынтығы ретінде классификациялауға болады:

1) териториялық таралуы бойынша; 2) ақпаратты беру жылдамдығы бойынша; 3) ақпарат тарайтын орта типі; 4) топологиясы бойынша және т.б. Териториялық таралуы бойынша желілер локалды, ғаламдық (глобальны) және жергілікті немесе аймақтық (региональный) болып жіктеледі. Локальді дегеніміз 10 м² аумақты қамтитын желі. Жергілікті – қала және облыс аумағын қамтиды. Ғаламдық – мемлекет немесе мемлекеттер тобы аумағында орналасады, мысалы, Internet ғаламдық желісі. Желілер классификациясында негізгі екі термин бар: LAN және wAN. LAN (Local Area Network) - Локалды есептік желі (LAN- local Area Network) ЛВС -деп барлық элементтері салыстырмалы түрде үлкен емес аумақта орналасқан желіні атаймыз. Әдетте бұндай желі бір кәсіпорын немесе ұйымның ақпаратын жинау, тарату және бөлінгенді өңдеу үшін арналған. wAN (wide Area Network) – ғаламдық желі, үлкен географиялық аумақтарды қамтиды, құрамына локалды, басқа де телекоммуникалық желі мен құралдарды кіреді. wAN мысалына пакеттер коммутациясынан тұратын желі (Frame relay) жатады, оның көмегімен әртүрлі компьютерлік желілер өз арасында сөйлесе (разговаривать) алады. Локалды желілер жабық типті, оған қатынау (доступ) белгілі бір тұтынушылар (пользователи) арасында болады. Ал ғаламдық желі ашық типті және кез келген тұтынушылар пайдалануға бейімделген. Ақпаратты тарату жылдамдығына байланысты 3 түрге бөлінеді: 1) низкоскоростные (до 10 Мбит/с), 2) среднескоростные (до 100 Мбит/с), 3) высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с). Ақпаратты тарату ортасына байланысты: проводные; коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные; беспроводные с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне.

3. ЛСЖ (LAN) архитектурасы. Cтандартты топология және бөлуші орта. ЛСЖ архитектурасы - Архитектура ЛВС - общая логическая организация цифровой вычислительной системы, определяющая процесс обработки данных в конкретной вычислительной системе и включающие методы кодирования данных, состав, назначение, принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения. Различают три наиболее распространенные сетевые архитектуры, которые используются и для одноранговых сетей и для сетей с выделенным файл-сервером. Это так называемые шинная, кольцевая и звездообразная структуры. В случае реализации шинной структуры все компьютеры связываются в цепочку. Причем на ее концах надо разместить так называемые терминаторы, служащие для гашения сигнала. Если же хотя бы один из компьютеров сети с шинной структурой оказывается неисправным, вся сеть в целом становится неработоспособной. В сетях с шинной архитектурой для объединения компьютеров используется тонкий и толстый кабель. Для построения сети с звездообразной архитектурой в центре сети необходимо разместить концентратор. То есть все компьютеры, включая файл-сервер, не связываются непосредственно друг с другом, а присоединяются к концентратору. Такая структура надежнее, поскольку в случае выхода из строя одной из рабочих станций все остальные сохраняют работоспособность. Кольцевая структура используется в основном в сетях Token Ring и мало чем отличается от шинной. Также в случае неисправности одного из сегментов сети вся сеть выходит из строя. Правда, отпадает необходимость в использовании терминаторов. В сети любой структуры в каждый момент времени обмен данными может происходить только между двумя компьютерами одного сегмента. В случае ЛВС с выделенным файл-сервером - это файл-сервер и произвольная рабочая станция; в случае одноранговой ЛВС - это любые две рабочие станции, одна из которых выполняет функции файл-сервера.Стандартная топология и разделяемая среда. Для упрощения и, соответственно, удешевления аппаратных и программных решений разработчики первых локальных сетей остановились на совместном использовании общей среды передачи данных.Этот метод связи компьютеров впервые был опробован при создании радиосети ALOHA Гавайского университета в начале 70-х. Сеть ALOHA работала по методу случайного доступа, когда каждый узел мог начать передачу пакета в любой момент времени. Если после этого он не дожидался подтверждения приема в течение определенного тайм-аута, он посылал этот пакет снова. Общим был радиоканал с несущей частотой 400 МГц и полосой 40 кГц, что обеспечивало передачу данных со скоростью 9600 бит/с. Немного позже Роберт Меткалф повторил идею разделяемой среды уже для проводного варианта технологии LAN. Непрерывный сегмент коаксиального кабеля стал аналогом общей радиосреды. Все компьютеры присоединялись к этому сегменту кабеля по схеме монтажного ИЛИ (рис. 12.1), поэтому при передаче сигналов одним из передатчиков все приемники получали один и тот же сигнал, как и при использовании радиоволн.

Разделяемая среда.

Рис. 12.1. Разделяемая среда на коаксиальном кабеле

В технологиях Token Ring и FDDI тот факт, что компьютеры используют разделяемую среду, не так очевиден, как в случае Ethernet. Физическая топология этих сетей — кольцо, каждый узел соединяется кабелем с двумя соседними узлами (рис. 12.2). Однако эти отрезки кабеля также являются разделяемыми, так как в каждый момент времени только один компьютер может использовать кольцо для передачи своих пакетов.

Простые стандартные топологии физических связей обеспечивают простоту разделения кабельной среды.

Рис. 12.2. Разделяемая среда в кольцевых топологиях

Использование разделяемых сред позволяет упростить логику работы узлов сети. Поскольку в каждый момент времени выполняется только одна передача, отпадает необходимость в буферизации кадров в транзитных узлах. Транзитных узлов также нет. Соответственно, отпадает необходимость в сложных процедурах управления потоком и борьбы с перегрузками.

7. Кадрды орта арқылы қабылдау және тарату.

IEEE стандарты арналық деңгейді 2-ге бөледі: MAC (Media Access Control) және LLC (Logical Link Control), МАС төменгісі болып табылады. Сол себептен МАС LLC және физикалық деңгей арасында интерфейс қызметін атқарады. Яғни бұл деңгей жалпы ортаны бірігіп қолдануды қамтамасыз етеді. Қатынау ортаға келіп түскеннен кейін, бұл қатынауды мәліметтердің логикалық бірліктерін, ақпараттық кадрларды транспорттық қызметтердің әртүрлі деңгейіндегі сапасымен таратуды орнататын одан жоғарғы деңгей – LLC деңгейі пайдалана алады. LLC деңгейі сенімділігі әртүрлі дәрежедегі түйіндер арасындағы кадрларды таратуға жауап береді, сонымен қатар интерфейс функциясын жүзеге асырады. LLC деңгейшесі логикалық арнамен басқарудың екі типін қарастырады: біріншісі –байланыстың қосылуынсыз және олардың жеткендігін растауынсыз мәліметтерді таратуды қамтамасыз етеді; екіншісі – байланыстың қосылып, мәліметтердің жеткендігі жайлы растама арқылы қамтамасыз етеді, яғни келесі кадрды тарату алдыңғының қабылданды деген растауы келгеннен кейін ғана жіберіледі.

Мысалы FDDI желісі бойынша ақпарат екі блок формасында беріледі: кадр және токен.

Сурет 1. FDDI формат кадры

Сурет 2.Токен форматы

FDDI желісіне топталған станциялар арсына маркер мен кадрды циркулировать ететін логикалық байланыс сақинасы орнатылады. Сақинаның ең басты принципі станциялардың жоғарыда тұрған көршілерден төменде тұрған көршілерге келетін кадрларды қайталауында. Станцияның ең басты функциясы — дәл қазіргі уақытта қай станция ортаға қатынап тұрғанын анықтайды. Өз кадрының символдарын тарату кезінде станция сақинадан алдыңғыдан келіп түскен бүкіл символдарды өшіріп тастайды. Бұл процесс МАС-ауысу д.а.

LLC деңгейі

LLC (Logical Link Control) деңгейі — IEEE 802 стандарты бойынша логикамен басқару байланысының деңгейшесі, OSI моделінің арналық деңгейінің деңгейшесі келесілерді жүзеге асырады:

• Мәліметтерді таратуды басқару;

• Байланыс бойынша ақпараттарды таратуды тексеру мен дұрыстығын қамтамасыз етеді

Өзінің тағайындалуы бойынша LLC деңгейінің барлық кадрлары үш типке бөлінеді — ақпараттық, басқарушы и белгіленбеген (ненумерованные):

LLC деңгейінің кадрларының барлық типінің форматы бірдей. Олар 4 өріске ие:

• Сервис тағайындауының кіріс нүктесіндегі адресі (Destination Service Access Point, DSAP),

• Сервис көзінің кіріс нүктесіндегі адресі (Source Service Access Point, SSAP),

• Басқару өрісі (Control)

• Мәліметтер өрісі (Data)

LLC кадры екі жағынан 01111110 мәніне ие бір байтты «Флаг» өрістерімен бекітілген. Флагтар блоктың шекараларын анықтау үшін MAC-деңгейінде қолданылады.

LLC-тің мәліметтер өрісі кадры желі бойынша жоғары деңгей протоколдарының — IP, IPX, AppleTalk, DECnet дестелерін таратады. Мәліметтер өрісі басқару кадрларында және кейбір белгіленбеген кадрларда болмауы да мүмкін.

Басқару өрісі (бір байт) — ақпараттық, басқару, белгіленбеген мәліметтердің кадрларының типтерін анықтау үшін қажет. Сонымен қатар бұл өрісте егер LLC деңгейшесі байланысты орнату LLC2 процедурасы бойынша жұмыс істесе, жіберілген және табысты қабылданған кадрлардың реттік нөмірлері көрсетіледі. Басқару өрісінің форматы толығымен LAP-B кадрының басқару өрісінің форматымен сәйкес келеді.

DSAP және SSAP өрістері осы кадр көмегімен жоғары деңгейдің қай сервисі мәліметтерді жіберіп жатқанын анықтайды. DSAP и SSAP-ң орнына кейде IPX протоколының коды немесе Spanning Tree жабылғыш ағаш протоколының коды жүруі мүмкін.

9. IEEE 802.х стандартының құрылымы

IEEE 802.X стандартының құрылымы. IEEE 802.X стандарты жеті деңгейлі OSI моделінің тек екі деңгейін – физикалық және арналық деңгейін ғана жаулап ала алады. Себебі тек осы деңгейлер ғана жоғарғы дәрежеде локалды желілердің спецификасын көрсете алады. Арналық деңгейден бастап жоғарғы деңгейлер белгілі бір дәрежеде локалды желілердегідей глобалды желілерге де бірдей ортақ белгілерге ие.

Локалды желілер өз спецификасын сонымен бірге арналық деңгейді екі деңгейшеге бөлгеннен кейін де көрсете алды. Арналық деңгей (Data Link Layer) локалды желілерде екі деңгейшеге бөлінеді:

Мәліметтерді логикалық тарату логичес (Logical Link Control, LLC);
Ортаға қатынауды басқару (Media Access Control, MAC).

МАС LLC және физикалық деңгей арасында интерфейс қызметін атқарады. Яғни бұл деңгей жалпы ортаны бірігіп қолдануды қамтамасыз етеді. Қатынау ортаға келіп түскеннен кейін, бұл қатынауды мәліметтердің логикалық бірліктерін, ақпараттық кадрларды транспорттық қызметтердің әртүрлі деңгейіндегі сапасымен таратуды орнататын одан жоғарғы деңгей – LLC деңгейі пайдалана алады. LLC деңгейі сенімділігі әртүрлі дәрежедегі түйіндер арасындағы кадрларды таратуға жауап береді, сонымен қатар интерфейс функциясын жүзеге асырады. LLC деңгейшесі логикалық арнамен басқарудың екі типін қарастырады: біріншісі –байланыстың қосылуынсыз және олардың жеткендігін растауынсыз мәліметтерді таратуды қамтамасыз етеді; екіншісі – байланыстың қосылып, мәліметтердің жеткендігі жайлы растама арқылы қамтамасыз етеді, яғни келесі кадрды тарату алдыңғының қабылданды деген растауы келгеннен кейін ғана жіберіледі.

MAC және LLC деңгейлерінің протоколдары бірбірінен тәуелсіз – MAC деңгейінің әрбір протоколы кезкелген LLC деңгейінің протоколымен қолданыла алады, және керісінше.