Есептеу желілеріне кіріспе

ATM соңғы бекетін төменгі деңгейлі  коммутатормен қосуларды пакет  құрылымын, бекет адресатын, басқарушы ақпаратпен алмасуды, АТМ хаттамасының деңгейін, виртуалды арнаны орнату тәсілдерін және трафикпен басқару әдістерін анықтайтын UNI стандартымен анықтайды. АТМ стандарты физикалық деңгейді іске асыруға өзінің ерекшеліктерін енгізбейді. Бұл жерде ол SDH/SONET технологиясына негізделеді. Осыған сәйкес желі пайдаланушысының рұқсат етілген бастапқы жылдамдығы – бұл ОС-3 155 Мбит/с жылдамдығы. 155 Мбит/с жылдамдығында  тек ВОК ғана пайдаланып қоймай, сондай-ақ 5-дәрежелі UTP пайдаланады. 622 Мбит/с жылдамдығында тек ВОК ғана жібереміз, SMF секілді MMF. ATM желілерінде SDH/SONET ерекше басқа физикалық интерфейстер де бар. Оларға Т1/Е1 және ТЗ/ЕЗ интерфейстері және локальды желі интерфейстері – жылдамдығы 100 Мбит/с (FDDI) 4В/5В коды бар интерфейс және жылдамдығы 25 Мбит/с интерфейс жатады. Сонымен қатар, 155,52 Мбит/с жылдамдығы үшін ұяшықтарда негізделген, «cell-based» деп аталатын физикалық деңгей анықталған. Бұл нұсқа  SDH/SONET кадрларын пайдаланбайды, байланыс арнасы бойынша АТМ пішімді ұяшықтарды тікелей жібереді, бұл қызмет мәліметтеріне жүктеме шығындарын азайтады, бірақ  ұяшықтар деңгейінде таратқышы бар қабылдағыштың синхрондау тапсырмасын қиындатады. ATM пакеттерін – cell ұяшықтары деп атайды. Осы ұяшықтардың өрісі 48 байтты, ал тақырыбы – 5 байтты алады.

Пакеттерде тағайындау торабының мекенжайы болуы үшін және қызмет ақпаратының пайызы пакет мәліметтері өрісінің мөлшерінен асып кетпеуі үшін АТМ технологиясында ғаламдық есептеу желілеріне арналған стандартты қабылдау қолданылған – ұяшықтарды виртуалды арна нөмірінің ұзындығы виртуалды арналар техникасына сәйкес, ATM ғаламдық желінің (дүниежүзілік болуы мүмкін) әрбір коммутатор портымен виртуалды қосылулардың көп мөлшеріне қызмет көрсету үшін толықтай жеткілікті 24 бит беру.

АТМ ұяшығының мөлшері телефонист пен компьютерші арасындағы келісім нәтижесі болып табылады – алғашқылары мәліметтер өрісінің мөлшерін 32 байт, екіншілері 64 байт деп мәлімдеді.  Пакет аз болған сайын, телефон желілеріне тән тұрақты биттік жылдамдығы бар арналар қызметіне еліктеу оңай. Қатты синхрондалған уақытша слоттардан бас тартқан кезде әрбір арна үшін мінсіз синхрондылықа жету мүмкін емес, дегенмен пакеттің мөлшері аз болған сайын, бұған жету оңай болады. 53 байттан тұратын пакет үшін 155 Мбит/с жылдамдықта шығыс портына кадрды беру уақыты кемінде 3 мкс құрайды. Бұл кідіріс пакеттері әрбір 125 мкс берілуі тиіс трафик үшін өте маңызды емес.

Бірақ ұяшықтардың мөлшерін таңдауға ұяшықтарды беру болжалдарының шамасы емес, пакеттендіру кідірісі көп әсер етті. Пакеттендіру кідірісі – бұл дауыстың бірінші өлшемі пакеттің түгел қалыптасу сәтін күтетін және оны желі бойынша жіберетін уақыт.

Әдетте ATM бiр ұяшығы 48 байтқа мәлiметтер өрiсiнiң өлшемiнде 125 мкс интервалымен жасалатын дауыстың 48 өлшемдерiн тасымалдайды. Сондықтан бірінші өлшем ұяшық желі бойынша жіберілгенге дейін шамамен 6 мс күтуі керек.

ATM трафигінің кластары:

- А – тұрақты CBR биттік жылдамдық, қосылыстарды анықтау арқылы  берiлетiн және қолданылған мәлiметтердiң  арасындағы уақытша байланыстар  талап етіледі. Мысалдар: дауыс трафигі, теледидар кескіндерінің трафигі;

- В – ауыспалы VBR биттік жылдамдық, қосылыстарды анықтау арқылы  берiлетiн және қолданылған мәлiметтердiң  арасындағы уақытша байланыстар  талап етіледі. Мысалдар: сығылған дауыс, сығылған бейнекескін;

- С – VBR, қосылыстарды анықтау арқылы берiлетiн және қолданылған мәлiметтердiң арасындағы уақытша байланыстар талап етілмейді. Мысалдар: қосылыстарды анықтау арқылы компьютерлік желілер трафигі: frame relay, X.25, LLC2, TCP;

- D – VBR, қосылыстарды анықтаусыз берiлетiн және қолданылған мәлiметтердiң арасындағы уақытша байланыстар талап етілмейді. Мысалдар: қосылыстарды анықтаусыз компьютерлік желілер трафигі (IP, Ethernet DNS, SNMP);

- X – трафик түрін және оның  параметрлерін пайдаланушы анықтайды.

ATM хатамаларының стегі (9.1-суретті қараңыз) АТМ бейімделу деңгейін және физикалық деңгейін енгізеді.

9.1 сурет. АТМ протоколының стегі

 

Бейімделу деңгейі (ATM Adaptation Layer, AAL) қажетті пішімнің ATM ұяшығындағы ATM желiсiнiң жоғарғы деңгейлерiнiң хаттамаларының хабарламаларын өзгертетiн AAL1-AAL5 хаттамалар жиынын ұсынады.

AAL - сегменттеу және қайта ассемблерлеудің (SAR) төменгi деңгейлерінен тұрады. Бұл  бөлік  AAL түріне байланысты емес (трафикті беретін кластан) және  жоғарғы деңгейлі хаттамадан  қабылданған AAL хабарламаларын ATM ұяшықтарына бөлектеумен (сегментеумен), оларды сәйкесінше тақырыптармен жабдықтаумен және желiге жiберуi үшiн АТМ деңгейiн берумен айналысады. Жоғарғы AAL төменгі деңгейі берілетін трафиктің класына байланысты және беруші және қабылдаушы тораптар арасындағы уақытша синхрондаумен қамтамасыз ету тапсырмаларын шешетін конвергенцияның (CS) төменгі деңгейі. Өз жұмысын орындау үшін AAL хаттамалары  AAL  деңгей тақырыптарында орналасатын қызметтік ақпаратты пайдаланады. Виртуалды арна бойынша келген ұяшықтарды қабылдағаннан кейін AAL хаттамасының SAR төменгі деңгейі АТМ коммутатаорлары үшін мөлдір болып саналатын AAL хаттамаларының көмегімен желі бойынша жіберілген бастапқы хабарламаны (жалпы жағдайда ATM бірнеше ұяшықтарына бөлінген) жинайды, осы ұяшықтардың 48-битті өрісіне орналасатындықтан, өте жоғары деңгейдегі хаттамаға сүйенеді. Бастапқы хабарламаларды жинағаннан кейін  AAL хаттамасы тақырып өрісін және  AAL кадрының соңғысын тексереді және солардың негізінде алынған ақпараттың дұрыстығы туралы шешім қабылдайды. ATM хаттамасы виртуалды қосылыстар нөмірі бойынша АТМ технологиясында VPI және VCI екі бөлікке бөлінген коммутацияны орындайды. ATM хаттамасы 9.2-суретте берілген пішім ұяшықтарымен жұмыс істейді.

9.2 сурет. ATM ұяшығының құрамы

Ағынмен басқару өрісі (GFC) тек соңғы торап пен желінің бірінші коммутаторы өзара әрекеттескенде ғана пайдаланылады. VPI және VCI өрістері сәйкесінше 1 және 2 байтты алады. Бұл өрістер үлкен (VPI) және кіші (VCI) бөліктерге бөлінген  виртуалды қосылыстар нөмірін береді. Мәліметтер түрі идентификатор өрісі (PTI) 3 битен тұрады және ұяшықпен тасымалданатын – пайдаланушы немесе басқарушы (мысалы, басқарушылар виртуалды қосылыстарды орнатумен) мәліметтер түрін береді. Сонымен қатар, осы өрістің (CFI) бір биті желідегі жүктемені көрсету пайдаланылады. Кадрды жоғалту басымдылық өрісі (CLP)  – ондағы АТМ коммутаторлары желіні жүктеу кезінде ұяшықтарды жою үшін қызмет көрсету сапасының параметрлері туралы келісімді бұзатын ұяшықтарды белгілейді. Ячейки с CLP=0 ұяшықтар желі үшін жоғары басымдылық болып табылады.

 

 

10 дәріс. TCP/IP стегі

 

Желілік технологиялардағы хаттама ақпарат беруде қатысатын әртүрлі жүйелер үшін (бағдарламалар, шлюздер, мәліметтер пакеттері және басқалар)  бірдей қолданылатын ережелердің реттелмеген жинағы ретінде анықталады. Хаттамалардың арқасында осы жүйелердің өзара әрекеті алдын ала бекітілген сценарий бойынша жүреді.

Мәліметтер пакетінің желісі бойынша әртүрлі жүйелі кезеңдерге қозғалуына қарай оның басқа желілік элементтермен өзара әрекеттесуін әртүрлі деңгейдегі хаттамалар жан-жақты зерттейді.  Осы типті желі шегінде әртүрлі элементтердің табысты өзара әрекеттесуі үшін қолданылатын осындай хаттамалардың толық жиынтығын топ немесе стек деп атайды. Интернет көп деңгейлі құрылымы бар TCP/Ip хаттамалар тобымен жұмыс істейді. TCP/IP - Transmission Control Protocol/Интернет Protocol ретінде оқылады (Мәліметтерді беруді басқару хаттамасы / Интернет хаттамасы).

TCP/IP хаттамаларының стегінде төрт  деңгей бар (10.1-суретті қараңыз).

10.1-сурет. TCP/IP стегі

IV деңгейі Ethernet, Token Ring, SLIP, PPP және басқалары ретінде  физикалық және арналық деңгейлі стандартты хаттамалар негізінде жұмыс істейтін желіге қолжетімді деңгейге сәйкес келеді.  Осы деңгейлі хаттамалар желідегі мәліметтерді аппаратты құралдар деңгейінде пакеттік беруі үшін жауап береді.

III деңгейі мәліметтер пакетін  бір желіден екіншісіне беру  кезінде желіаралық өзара әрекеттесуді  қамтамасыз етеді. Бұл кезде ІР  хаттамасы жұмыс істейді.

II деңгей негізгі болып табылады  және ТСР берілістерін басқару  хаттамасының базасында жұмыс  істейді. Бұл хаттама әртүрлі машиналарда орналасқан қолданбалы бағдарламалар арасындағы хабарламаларды олардың арасындағы виртуалды қосылыстардың жасалу есебінен сенімді беру үшін қажет.

I деңгей– қолданбалы. TCP/IP стек  бұрынна бар және ол өзіне  хаттамалардың және қолданбалы деңгейдің сервистерінің (GopherSpace дүниежүзілік кеңістік ресурстарына қолжетімділік үшін FTP файлдарын беру хаттамасы, Telnet хаттама, Gopher хаттамасы, дүниежүзілік ғаламтордағы және басқалардағы алыстатылған гипер мәтінді мәліметтер базаларына қолжетімділік үшін ең белгілі HTTP хаттамасы) көпшілігін енгізеді.

TCP хаттамасы. TCP хаттама  тақырыбының пішімі

TCP жеткізулерді басқару хаттамасы (Transmission Control Protocol) TCP/IP міндетті стандарты  болып табылады және қосылыстарды  орнатуға бағытталған пакеттерді жеткізудің сенімді қызметін ұсынады. 

TCP хаттамасы:

- IP-датаграммаларды жеткізуге кепілдік  береді;

- бағдарламалармен жіберілетін  ауқымды мәліметтер блоктарын  сегменттерге бөлуді және жинауды  орындайды;

- қажеті тәртіпте мәліметтер сегментін жеткізуді қамтамасыз етеді;

- бақылау қосындысының көмегімен  берілген мәліметтердің дұрыстығын  тексеруді орындайды;

- егер мәліметтер сәтті алынған  болса, оң растауларды жібереді. Іріктеу растауларын пайдалана  отырып, қабылданбаған мәліметтер  үшін теріс растауларды жіберуге болады;

- байланыс сеансын орнату арқылы  мәліметтерді сенімді жеткізуді  талап ететін бағдарламалар үшін  ең қолайлы көлік ұсынады, мысалы  «клиент-сервер» мәліметтер базалары  және электронды пошта бағдарламалары  үшін.

TCP желінің екі торабы арасында «нүкте-нүкте» байланысында құралған. TCP мәліметтерді бағдарламалардан алады және оларды байттар ағымы ретінде өңдейді. Байттар қабылдағыш торапта сегменттерді дұрыс жинау үшін қажетті ТСР жүйелі нөмірлерді иеленетін сегменттерге топтасады.

TCP екі торабы мәліметтермен  алмасуы үшін ең алдымен олар  бір-бірімен сеанс орнатуы тиіс. TCP сеансы реттілік нөмірлері  синхрондалатын және тараптар  арасындағы виртуалды қосылыстарды  орнату үшін қажетті басқаратын  ақпарат берілетін байланысты  үш кезеңді орнату деп аталатын процестің көмегімен қосуға дайындық жасайды. Осы процесс аяқталғаннан кейін байланысты орнату жүйелі тәртіппен пакеттерді жіберу және растау басталады. Осыған ұқсас процесс екі торап тажіберуді және мәліметтерді қабылдауды аяқтағанына көз жеткізу үшін қосылыстарды тоқтатар алдында ТСР пайдаланылады (10.1-суретті қараңыз).

 

10.1-сурет. TCP бастамасының сегментері

 

Дерек көз портының және қабылдаушы портының өрістері 2 байтты қамтиды және процесс-жіберуші процесс-қабылдаушыны идентификациялайды. Реттік нөмірі және растау нөмірінің (ұзындығы 4 байттан) өрістерін әрбір жіберілген немесе қабылданған мәліметтер байт нөмірлейді. Ең көп мәнге жеткен кезде түсірілетін белгісі жоқ бүтін сандар ретінде іске асырылады.  Әр тарап өзінің реттік нөмірлеуін жүргізеді.  Тақырып ұзындығының өрісі 4 битті қамтиды және 32-биттік сөздермен өлшенген ТСР-сегмент тақырыбының ұзындығын ұсынады. Тақырып ұзындығы белгіленбеген және параметрлер өрісінде орнатылатын мәнге қатысты өзгереді. Резерв өрісі 6 бит және алты 1-биттік жалаушалар бар:

- URG (Urgent Pointer – дәлдікті көрсеткіш) жалауы жедел мәліметтер көрсеткішінің  өрісін пайдаланған кезде 1-ге  орнатылады;

- ACK (Acknowledgment – растау) жалауы егер  растау нөмірінің өрісінде мәліметтер  бар болса, 1-ге орнатылады. Олай болмаған жағдайда бұл өріс ескерілмейді;

- PSH (Push – шығару) жалауы қабылдаушы  ТСР стегі қабылданған мәліметтер  туралы қосымшаны буфер толғанға  дейін күтіп тұрмай дереу хабарлауы  тиіс екендігін білдіреді;

- RST (Reset – түсіру) жалауы қосылыстарды өзгерту үшін пайдаланылады: қосымшаның қателеріне, дұрыс емес сегменттен бас тартуға, талап етілген сервистің жоқ кезінде қосылуды жасауға әрекет еткендігі үшін;

- SYN (Synchronize – синхронизациялау) жалауы  қосылыстарды қосуға дайындау  және реттік нөмірді синхронизациялау кезінде орнатылады;

- FIN (Finished – аяқтау) жалауы қосылыстарды  бөлу үшін пайдаланылады. Ол жіберушінің  мәліметтерді жіберіп болғандығын  көрсетеді.

Терезе мөлшерінің өрісінде (ұзындығы 2 байт) қабылдануы расталған, байттан кейін жіберілуі мүмкін байт саны бар. Бақылау қосындысының өрісі  (ұзындығы 2 байт) сенімділікті арттыру үшін қызмет етеді. Ол өрісте тақырып, мәліметтер және жалған тақырыптың бақылау қосындысы бар. Есептеулерді орындаған кезде бақылау қосындысының өрісі нөлге тең болып белгіленеді, ал мәліметтер өрісі, егер оның ұзындығы тақ санды ұсынса, нөлдік байтпен толықтырылады. Бақылау қосындысын есептеу алгоритмі барлық 16-разрядты сөздерді қосымша кодта жинайды, ал содан кейін барлық қосынды үшін толықтыруды есептейді.

 

Көлік деңгейінің функциялары. TCP, UDP хаттамалары

Модельдің төртінші деңгейі мәліметтерді қатесіз, жоғалтусыз және қосарланусыз берілген күйіндегі жүйелікпен мәліметтерді жеткізуге арналған. Бұл кезде қандай мәліметтер берілетіндігі, қай жерден және қайда екекндігі маңызды емес, яғни ол өзі жіберу механизмін ұсынады. Көлік деңгейімен қызметтердің келесі түрлері ұсынылады:

- көлік қосылыстарын орнату;

- мәліметтерді жіберу;

- көлік қосылыстарын бөлу.

Көлік деңгейімен орындалатын функциялар:

- көлік мекенжайын желілікке қайта өзгерту;

- көлік қосылыстарын желілерге  соңғы аралық мультиплекстеу;

- көлік қосылыстарын орнату  және бөлу;

- мәліметтер блоктарынжеке қосылыстар  бойынша реттеу;

- қателерді табу және қызмет  сапасына қажетті бақылау;

- қателерден кейін қалпына келтіру;