Есептеу желілеріне кіріспе

- теңгерілмеген конфигурация (UN – Unbalanced Normal) бір біріншілік станцияның және бір немесе одан көп екіншілік станциялардың бір нүктелі немесе көп нүктелі, жартылай дуплексті немесе толық дуплексті конфигурацияда коммутацияланатын немесе коммутацияланбайтын каналмен жұмысын қамтамасыз етеді. Конфигурацияны теңгерілмеген деп атайды, себебі біріншілік станция әрбір екіншілік станцияны басқаруға және режимді орнату командаларының орындалуына жауап береді;

- симметриялық конфигурация (UA – Unbalanced Asynchronous) HDLC стандартының бастапқы нұсқасында болды және бірінші желілерде қолданылды. Бұл конфигурация станцияның екі тәуелсіз екі нүктелі теңгерілмеген конфигурацияның қызмет етуін қамтамасыз етеді. Әрбір станция біріншілік және екіншілік мәртебесіне ие және келесі әрбір станция логикалық түрде екі станция ретінде қарастырылады. Басты станция каналдың екінші соңында немесе керісінше екіншілік станцияның командаларын жібереді. Дербес логикалық объектілер болып табылатын станция біріншілік, сонымен қатар екіншілік станция ретінде жұмыс істей алатынына қарамастан, нақты командалар және жауаптар бір физикалық каналға мультипликацияланады. Бұл тәсіл қазіргі уақытта сирек қолданылады.

- теңгерілген конфигурация (BA – Balanced Asynchronous) екі аралас станциядан тұрады, жіберу әдісі – жартылай дуплексті немесе дуплексті, канал – коммутацияланатын немесе коммутацияланбайтын. Аралас станциялар каналда тең мәртебеге ие және бір-біріне рұқсатсыз трафикті жібере алады. Әрбір станция каналды басқаруға бірдей жауапкершілік артады.

Станция логикалық мынандай күйлердің бірінде болуы мүмкін:

- логикалық ажырату күйі (LDS – Logical Disconnect State). Бұл күйде станция жіберуді жүргізе және ақпаратты қабылдай алмады. Егер екіншілік станция қалыпты ажырату режимінде (NDM – Normal Disconnection Mode) болса, онда ол біріншілік станциядан нақты рұқсатты алғаннан кейін ғана кадрларды қабылдай алады. Егер ажыратудың асихронды режимінде (ADM – Asynchronous Disconnection Mode) болса, онда екіншілік станция өз еркімен жібере алады;

- инициализация күйі (IS – Initialization State). Қашықтағы екіншілік /аралас станцияға басқаруды беру және қашықтағы станциялар арасында параметрлермен алмасу үшін қолданылады;

- ақпаратты жіберу күйі (ITS – Information Transfer State). Барлық станциялармен ақпаратты жіберуге және қабылдауға рұқсат етілген. Станциялар NRM, ARM, ABM режимдерінде болуы мүмкін.

Каналды деңгейде бір станциядан екінші станцияға жіберілетін деректердің тәуелсіз объектілерін белгілеу үшін кадр термині қолданылады. HDLC хаттамасында кадр 3.1-суретте көрсетілген құрылымға ие.

 

 

3.1. сурет   HDLC хаттамасының кадры

 

Бит – бағдарлы хаттама байттарға бөлінбейтін биттердің ағыны түріндегі ақпараттарды жіберуді қарастырады. Сондықтан кадрларды бөлу үшін арнайы реттілік – жалаушалар қолданылады.

Ашылатын және жабылатын жалаушалар 01111110 кодтарын ұсынады, қабылдағышқа кадрдың басын және соңын анықтауға мүмкіндік беріп, HDLC-кадрды рамкалайды. Осы жалаушалардың арқасында, HDLC-кадрда кадр ұзындығының жолы жоқ. Кейде бір кадрдың соңындағы жалауша келесі кадрдың бастапқы жалаушасы болуы мүмкін (бірақ міндетті емес). Каналға қосылған станциялар жалаушаның екі еселенген реттілігін үнемі бақылайды. Жалаушалар HDLC кадрлары арасындағы канал бойынша үнемі жіберілуі мүмкін. Байт жалаушаның реті жалаушалардан кейін деректерде шығуы мүмкін және егер арнайы шараларды орындамаса, онда биттердің бұл реттілігі кадрдың аяқталғаны туралы сигнал беретін жалауша ретінде жүйемен қабылдануы мүмкін, бұл кадрларды жіберу кезіндегі қателіктерге алып келуі мүмкін. Сондықтан жіберуде кадрды қалыптастырған кезде бит-стаффинг (Bit stuffing) процедурасы орындалады, оның мәні келесіде. Тақырыпты жібергеннен кейін тақырыптан кейін түсетін барлық деректер оларда алты мердігерлік келесі бірліктердің болуына тексеріледі. Егер деректерде мұндай реттілік кездессе, онда бесінші бірліктен кейін деректерге нөл қойылады. Деректерді қабылдаған кезде керісінде процедура орындалады: 1111101 комбинацияларында нөл алынады, нәтижесінде деректер бастапқы қалпына келеді.

Жол – мекенжай нүкте-көп нүкте конфигурацияларында ғана бірнеше мүмкін болатын құрылғылардан біреуін сәйкестендіру қызметін орындайды. Екі нүктелі конфигурацияда HDLC мекенжайы желіден қолданушы құрылғысына (10000000) немесе керісінше (11000000) жіберу бағытын белгілеу үшін қолданылады.

Жол – бақылау және басқару 1 немесе 2 байтты алады. Оның құрылымы жіберілетін кадрдың түріне тәуелді. Кадрдың түрі басқарушы жолдың бірінші биттерімен анықталады:

- 0 – ақпараттық фрейм (I). Ең қарапайым  пішім I-фрейм болып табылады. OSI деңгейінің  ең жоғарғы қабаттары туралы  ақпараттан тұрады, сонымен қатар  бақылау ақпараттарынан да тұруы  мүмкін. Ақпараттық кадрдың басқарушы  жолы екі ретті нөмірден тұрады. N(S) нөмірі (жіберудің реттік нөмірі) берілетін кадрдың реттік нөмірімен байланысты. N(R) (қабылдаудың реттік нөмірі) қабылдайтын станция күтетін келесі кадрдың реттік нөмірін білдіреді. N(R) алдыңғы кадрлардың растауы ретінде қолданылады. N(R) жолы іске қосылатын растауды (квитирование) қамтамасыз етеді. Биттер (P/F) (Poll/Final –сұрау/аяқтау) ағынды және қателіктерді бақылауға қатысады. Басты түйін P/F битті екіншілік түйінге оған жылдам жауап керек екендігін хабарлау үшін қолданады. Екіншілік түйін осы P/F битті оның соңғы жіберуіндегі ағымдағы фрейм бастыға жауапты екендігін басты түйінге хабарлайды;

- 10 – Supervisory (S) frame басқарушы. S-frame басты  ақпаратты, мәртебе туралы есепті  ұсына алады, сонымен қатар I-фреймді  алуды растай алады. S- фреймдерде  ақпараттық жол жоқ;

- 11 – Unnumbered (U) frame нөмірленбеген түрі. U-frames сонымен қатар басқару мақсаттарында да қолданылады: инициализация немесе ажырату, станцияны тастау және сәйкестендіру және т.б. Командалардың және жауаптың нақты түрі HDLC процедурасының класына тәуелді.

Ақпараттық жол қолданушы деректерінен тұрады, яғни желі бойынша жоғары жатқан деңгей хаттамаларының - IP, IPX, AppleTalk, DECnet желілік хаттамалардың, сирек кезде өз хабарламаларын тікелей каналды деңгейдің кадрларына жіберген кезде қолданбалы хаттамалардың пакеттерін жіберу үшін арналған. Ақпараттық жол S-кадрларда және кейбір U-кадрларда болмауы мүмкін.

FCS (Frame Check Sequence) жолы – жіберу  қателіктерін анықтау үшін қажетті  басты реттілік. Оны есептеу негізінен CCITT V.41 ұсыныстарына сәйкес жүргізілетін X16+X12+X5+1 (CRC-16) полиноммен бірге циклдік кодтау әдісімен жүргізіледі. CRC әдісі барлық дара қателіктерді, екі еселенген қателіктерді және биттің тақ санындағы қателіктерді анықтайды. FCS келесі жолдар бойынша құрастырылады: мекенжай, басқарушы жол, ақпараттық жол. FCS есептегеннен кейін қабылдағыш жағында жауап ретінде оң немесе теріс түбіртек жіберіледі.

 

 

 

 

 

4 дәріс. Жергілікті есептеу желілері

 

Жалпы жағдайда жергілікті есептеу желілері (ЖЕЖ) деп физикалық тізбектермен біріктірілетін желілердің барлық жабдығы (жұмысшы станциялар және перифериялық құрылғылар) бір-бірінен 1-2 км артық емес қашықтықта орналасқан бір немесе бірнеше бөлмелермен шектелген үлкен емес аумақта орналасқан желіні қарастырады. ЖЕЖ әдетте бөлімше немесе фирма шегінде қолданушыларға бөлінген ақпаратты жинау, сақтау, жіберу, өңдеу және ұсыну үшін арналған. Сонымен қатар ЖЕЖ Интернетке шыға алады. Жергілікті есептеу желісінде желіге біріктірілетін жүйелер арасындағы байланыстың ең тиімді құралы – жүйелі интерфейс. Жүйелі интерфейстерде жіберуші орта ретінде 100 Мбит/сек дейін және одан жоғары өткізгіштік қабілетті қамтамсыз ететін коаксиалды кабельдер, бұралмалы жұптар, талшықты-оптикалық кабельдер қолданылады.

Компьютерлердің арасындағы ара қашықтыққа тәуелді келесі ЖЕЖ бөлінеді:

- жергілікті есептеу желілері  – LAN;

- аумақтық есептеу желілері, оларға  өңірлік MAN және ауқымды WAN желілер  жатады;

- корпоративті желілер.

Жергілікті желілерді келесілер бойынша жіктеуге болады:

- басқару деңгейі;

- арналуы;

- бір тектігі;

- компьютерлер арасындағы әкімшілік  қатынастар;

- топологиясы;

- архитектурасы.

Деректерді жіберу ортасына қатынау әдістері

Желіге қатынау деп басқа станциялармен ақпарат алмасу үшін деректерді жіберу ортасымен станцияның (желі түйінінің) өзара қатынасын айтады. Ортаға қатынауды басқару – бұл деректерді жіберу ортасына станциялар қатынау құқығын алатын реттілікті орнату. Қатынаудың келесі әдістері жіктеледі:

- кездейсоқ;

- детерменделген.

Қатынаудың кездейсоқ әдістері бөлінеді:

- коллизияны анықтаумен көпше қатынау (таза ALOHA, слотталған ALOHA);

- салмақ түсіруді анықтаумен  көпше қатынау (CSMA/CD коллизияны анықтаумен  және CSMA/CA коллизиясының алдын алумен).

Детерменделген қатынау әдістері бөлінеді:

- сұрау әдісі;

- эстафеталық әдіс;

- тіркелімді қою әдісі;

- маркерлік әдіс;

- сұраудың басымдылығы бойынша  қатынау әдісі.

70-шы жылдары Гавайи университетінен  Норман Абрамсон өз әріптестерімен  бірге каналға қатынауды бөлудің  қарапайым әдісін ұсынды. Абрамсон каналды бөлудің осы тәсілін жүзеге асыратын жүйені ALOHA деп атады. Жүйе аралдарды өзара байланыстыратын жер үсті радиостанцияларынан тұрды. Идеясы тарату жүйесінде қолданушылардың кез келген санына бір каналды бақылаусыз қолдануға мүмкіндік беру болды.

1972 жылы Робертс таза ALOHA түрлендіруін ұсынды. Канал жұмысының бүкіл уақытын слоттарға бөледі. Слот өлшемі ол кадрдың ең жоғарғы уақытына тең болатындай түрде анықтайды. Негізгі айырмашылығы – таза ALOHA қолданушылардың ешқандай синхрондауын талап етпейді, ал слотталған ALOHA талап етеді.

CSMA/CD (Carrier Sensitive Multiple Access with Collision Detection), яғни салмақ түсіруді басқарумен  және коллизияны анықтаумен көпше  қатынау хаттамасы.

Мұндай желінің барлық түйіндері жіберудің тең құқылы қатысушылары болып табылады және тек егер осы сәтте басқа ешкім жібермесе, деректерді жіберу құқығына ие. пакетті жібергеннен кейін түйін басқаларға мүмкіндік беріп, үзіліс жасауға міндетті. Қатынаудың осы әдісі Ethernet технологиясында қолданылады.

Салмақ түсіруді басқарумен және коллизияны анықтаумен көпше қатынау(CSMA/CA) әрбір компьютер желіге деректерді жіберу алдында өзінің мақсаты туралы сигнал береді, сондықтан қалған компьютерлер дайындалып жатқан жіберу туралы біледі және коллизияның алдын ала алады. Бірақ та кең таратушы хабарландыру желінің жалпы трафигін арттырады, оның өткізгіштік қабілетін азайтады. Сондықтан CSMA/CA CSMA/CD қарағанда баяу жұмыс жасайды.

Маркерлі қатынау - әкімші тағайындаған немесе құрылғылармен өздігінен таңдалған желі желіге түйіндерінің бірі түйіндер арасында кезектесе берілетін және деректерді жіберуге рұқсат беретін маркерді (арнайы пакет) генерациялайды. Жергілікті есептеу желісінде шиналық (ArcNet) және сақиналы (TokenRing) топологиямен қолданылады.

CSMA/CD әдісімен салыстырғанда желінің  өткізгіштік қабілетін әділетті бөлуді қамтамасыз ететін Demand Priority қатынау әдісі. Сонымен қатар бұл әдіс синхронды қосымшалар үшін басым қатынауды қолдайды.

 
ІEEE 802.х стандарттарының құрылымы

1980 жылы IEEE институтында жергілікті  желілерді стандарттау бойынша 802 комитет құрылған. Нәтижесінде жергілікті желілердің төменгі деңгейлерін жобалау жөніндегі ұсыныстардан тұратын IEEE 802-х стандарттарының жанұясы қабылданды. Осы комитет жұмысының нәтижелері Ethernet, ArcNet және Token Ring желілерінің фирмалық стандарттары негізінде жасалған ISO 8802-1...5 халықаралық стандарттарының негізін қалады.

IEEE басқа жергілікті желілердің  хаттамаларын стандарттау бойынша  жұмысқа басқа да ұйымдар қатысты. Осылай оптикалық талшықта жұмыс жасайтын желілер үшін стандарттау жөніндегі американдық институт ANSI деректерді жіберудің 100 Мбит/с жылдамдығын қамтамасыз ететін FDDI стандартын әзірледі. IEEE 802.X стандарттары OSI моделінің екі төменгі деңгейін – физикалық және каналды деңгейін қамтиды. Бұл осы деңгейлер жергілікті желілердің ерекшелігін ең жақсы деңгейде кескіндеуіне байланысты. Желілік деңгейден бастап үлкен деңгейлер ЖЕЖ, сондай-ақ АЕЖ (ауқымды есептеу желілері) үшін жалпы сипаттарға ие.

Жергілікті желілердің ерекшеліктері сонымен қатар каналды деңгейді екі қосымша деңгейге бөлуден де табылды:

- деректерді логикалық жіберу (Logical Link Control, LLC);

- ортаға қатынауды басқару (Media Access Control, MAC).

МАС деңгейінің астында әрекет ететін LLC деңгейі байланыс каналын орнатуға және қатесіз жіберуге және деректермен хабарламаларды қабылдауға жауап береді.

МАС деңгейі физикалық деңгейге бірлесе қатынауды, кадрлардың шекарасын анықтауды, кадрлардың тағайындау мекенжайларын анықтауды қамтамасыз етеді.

МАС деңгейі жергілікті желілерде деректерді жіберудің бөлінетін ортаның болуынан пайда болды. Бұл деңгей желінің бір станциясының иелігіне белгілі бір алгоритмге сәйкес оны ұсынып, жалпы ортаны бірге қолдануды қамтамасыз етеді. Ортаға қатынауға рұқсат алғаннан кейін оны ең жоғарғы деңгей –тасымалдау қызметтері сапасының әртүрлі деңгейлерімен деректердің логикалық бірліктерін, ақпарат кадрларын жіберуді ұйымдастыратын LLC деңгейі қолдана алады. Қазіргі заманғы жерлікті есептеу желілері бөлетін ортаға қатынаудың әртүрлі алгоритмдерін жүзеге асыратын МАС деңгейінің бірнеше хаттамаларын таратуды алды. Бұл хаттамалар Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI, l00VG-AnyLAN сияқты технологиялардың ерекшеліктерін толығымен анықтайды.