Лекция: 30 сағат Практикалық: Лаборатория: 15 сағат обсөЖ: 45 СӨЖ: 45 Барлық сағат саны: 135 сағат
жүктеу/скачать 5.33 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Лекция 5
Лекция 4Желілер қызметі. Жоспар:
1. Желіде қолданатын аттармен адрес принциптері. 2. Желідегі компьютерлердің адрестері. Лекция мақсаты: Желілер қызметі, желіде қолданылатын аттарға, адрестерге түсінік беру, тақырыпты пысықтау 1. Компьютерлерді желіге біріктіру кезінде оларды адресациялау қиыншылығы туындайды, анықтап айтқанда, олардың желілік интерфейстерін адресациялауда қиындықтар болады. Бір копьютерде бірнеше желілік интерфейстер болуы мүмкін. Мысалы, N компьютерден тұратын толық байланысқан құрылымды жасау үшін олардың әрқайсысында N-1 интерфейсі болуы қажет. Желі торабының адресіне және оның тағайындалу сызбасына бірнеше талаптар қойылған:
Бұл талаптарға қайшы келетін тұстар да бар, мысалы, архиялыққа қарағанда, иерархиялық құрылымды адрестің тығыздылығы аз болады. Ал символдық адрес сандық адреске қарағанда жадыны көбірек талап етеді. Әдетте, компьютерде бір уақытта бірнеше адрес атаулары болатындай, тәжірибеде бірден бірнеше сызбалар қолданылады. Әрбір адрес лайықты адресацияның түрі анағұрлым қолайлы жағдайда ғана қолданылады. Мәселелер туындамас үшін және компьютер өз адресін әрқашанда бір мағыналы анықталуы үшін арнайы қосалқы хаттамалар қолданылады. 2. Тораптарды адресациялау сызбасының үш түрі ең көп таралған: Ақпараттық (hardware) адрестер. Бұл адрестер үшін кішкене немесе орта мөлшердегі желілер үшін арналған, сондықтан оларды иерархиялық құрылым болмайды. Осындай тип адресінің типті өкілі жергілікті желінің желілік адаптерінің адресі болып табылады. Әдетте, мұндай адрес аспаппен ғана қолданылады, сондықтан оны екілік немесе он алтылық мағына түрінде жазады, мысалы, 0081005е24а8. Аппараттық адресті енгізгенде қол еңбегін орындау талап етілмейді, өйткені олар не компания әзірлеушімен аспабына кірістіріледі, не жабдықты әрбір жаңадан іске қосқанда автоматты түрде генерацияланады және де жабдық желі көлеміндегі адрестің бірегейлілігін қамтамасыз етеді. Иерархияның жоқ болуынан басқа аппараттық адрестің қолданылуы тағы бір жетіспеушілікпен байланысқан – аспапты ауыстырғанда, мысалы, желілік адаптерді ауыстырғанда компютердің адресі де өзгереді. Сонымен қатар, бірнеше желілік адаптерді құрған кезде, компютерде желіні пайдаланушыларға ыңғайсыздық тудыратын бірнеше адрес пайда болады. Символдық адрестер немесе атаулар. Бұл адрестер адамдардың есте сақтауы үшін арналған, сондықтан әдетте мағыналық жүктеуді алып жүреді. Символдық адрестерді кішкене, сондай-ақ ірі желілерде қолдану оңай. Үлкен желілерде жұмыс істеу үшін символдық күрделі иерархиялық құрылымды иемденуі мүмкін, мысалы, ftp – archl.ucl.ас.uk. Сандық құрама адрестер. Символдық атаулар адамдер үшін ыңғайлы, бірақ өзгергіш пішімнен және оларды жіберудің үлкен ұзындығынан желі бойынша таратылуы аса үнемді емес. Сондықтан көптеген жағдайда үлкен желілерде жұмыс істеу үшін тораптардың адресі ретінде бекітілген және тұтас пішімді сандық құрама адрестер қолданылады. Осы тип адресінің типтік өкілдері IP – және ІРХ – адрестері болады. Оларға екі деңгейлі иерархия сүйенеді: адрес үлкен бөлімге – желінің нөміріне сай бөлу желінің нөмірі негізінде, желілер арасындағы хабарламаны жеткізуге мүмкіндік береді, ал торап нөмері керекті желіге хабарлама жеткеннен кейін ғана қолданылады. Атауларға рұқсат қызметі, шұғылданатын әр түрлі типті адрестер арасындағы сәйкестікті құру мәселесі – толық орталықтандырылған, сондай-ақ таратылған құралдар мен шешіле алады. Орталықтандырылған әдісте желіде бір компьютер ерекшеленеді (атаулардың сервері), онда әр түрлі үлгідегі атаулардың, мысалы, символдық атаулардың және сандық нөмерлердің бір-біріне сәйкестік кестесі сақталады. Қалған басқа компьютерлер символдық атауы бойынша деректермен алмасуға қажет компьютердің сандық нөмірін табу үшін атаулардың серверіне сүйенеді. Ал таратылған әдіс әр компьютер атаулары арасындағы сәйкестікті құру міндетін өзі шешеді. Мысалы, егер пайдаланушы тағайындау торабы үшін сандық нөмірді нұсқасы, онда деректерді тарату алдында компьютер – таратушы осы сандық атауды танып айыру өтініші мен барлық желілік компьютерлерге хабарлама (мұндай хабарлама кеңінен хабарлайтын деп аталады) жібереді. Барлық компьютерлер осы хабарламаны алып, берілген нөмірді өздерінің меншікті нөмірлерімен салыстырады. Сәйкестікті байқаған компьютер аппараттық адресі көрсетілген жауабын жібереді, осыдан кейін жергілікті желі бойынша хабарламаны жіберу мүмкін болады. Таратылған әдістің бір жақсысы: ол жиі аттардың сәйкестік кестесін жазбаша тапсыруды талап ететін арнайы компьютерді ерекшелеуді болжамайды. Таратылған әдістің кемшілігі: оған кеңінен хабарлайтын хабарламалардың қажеттілігінде – мұндай хабарламаларды тек қана қажетті тораптармен ғана емес, барлық тораптармен міндетті өңдеулерді қажет ететін желі жегеді. Сондықтан таратылған құралдармен шешілетін жағдай тек қана кішігірім жергілікті желілерде қолданылады. Ірі желілерде хабарламалардың өзінің барлық сегментінде кеңінен таралуы мүмкін емес болады, сондықтан олар үшін орталықтандырылған сәйкестік тура келеді. Internet желісінің Domain Name System (DNS) қызметі аттарға орталықтандырылған рұқсаттың аса белгілі қызметі болып табылады. Бақылау сұрақтары: 1. Желіде қолданатын аттармен адрес принциптері. 2. Желідегі компьютерлердің адрестері.
Жоспар:
1. Негізгі топологиялар. 2. Локальді желілердің топологиясы. Лекция мақсаты: Желіні топтастыру және негізгі мінездемелеріне түсінік беру, тақырыпты пысықтау 1. "Топология" немесе "желі топологиясы" термині компьютерлердің, кабельдердің және басқа да желі компоненттерінің орналасуын сипаттайды. Топология - мамандар желі құрастыру негізін бейнелеуде қолданылатын стандартты термин. Желі топологиясы оның сипатына себепші болады. Осы немесе басқа топологияны тандауға мыналар әсер етеді:
Ресурстар мен басқа желі тапсырмаларын орындап, ортақ пайдалану үшін компьютерлер бір-біріне қосылуы қажет. Желіде бұл мақсат үшін көбіне кабель қолданылады. Бірақ басқа компьютерді қосып тұрған кабельді компьютерге қосу жеткіліксіз. Әртүрлі кабельдер түріне сәйкесінше әртүрлі желілік тақшамен, желілік ОЖ-н және басқа да компоненттері компьютердін өзара орналасуын қажет. Әрі желі топологиясынын шарттары бар. Мысалы, ол тек кабель түрін ғана емес, сонымен қатар оны қолдану әдістерін ұсынады.
Топология ұғымы ең алдымен, байланыс құрылымын оңай бақылап отыруға болатын жергілікті желілерге жатады. Глобальды желілерде байланыс құрылымы әдетте, пайдаланушылардан жасырын түрде болады. Топология жабдықтарға, қолданылатын кабель үлгісіне, мүмкін және аса ыңғайлы айырбасты басқару әдістеріне, жұмыстың сенімділігіне, желіні кеңейту мүмкіншілігіне қажеттілікті анықтайды. Әдебиетте желінің топологиясы туралы еске алынғанда әр түрлі деңгейдегі желілік архитектураға қатысты төрт түрлі ұғым қалыптасады. Физикалық топология - яғни, компьютерлердің және кабельдердің салуларының орналасу сызбасы. Қисынды топология - яғни, байланыстардың құрылымы, желі бойынша сигналдарды тарату өзгешелігі. Айырбасты басқару топологиясы - яғни, жеке компьютерлер арасында желіні басып алу құқығын тапсырудың принципі және жүйелілігі. Ақпараттық топология - яғни, желі арқылы жіберілетін ақпарат ағынының бағыты. Топологиялардың мүмкін кескін үйлесімдерінің жиыны арасында бөлінеді: толық байлаулы және толық емес байлаулы. Толық байлаулы топология әр компьютер қалған компьютерлермен тікелей байланысқан желіге сай болады. Қисынды әрі қарапайымдылығына қарамастан, бұл нұсқа нәтижесіз болады, өйткені, бұл жағдайда желідегі әр компьютер үлкен көлемде, қалған желілік компьютерлердің әрқайсысымен байланыс үшін жеткілікті комммутациялық порттарды иемденуі қажет және компьютерлердің әр жұбына бөлек байланыстың физикалық сызығы бөлінуі керек. Толық байлаулы топологиялар ірі желілерде сирек қолданылады, өйткені N торапты байланыс үшін N*(N-l)/2 физикалық дуплексті байланыс сызықтары қолданылады. Екі компьютер арасында деректермен айырбас үшін желінің басқа тораптары арқылы аралық деректерді тарату керек болған кезде, барлық басқа нұсқалар толық емес байлаулы топологияларға негізделеді. Ұялық топология (mesh) толық байланыстан кейбір болуы мүмкін байланыстарды жою жолымен болады. Ол үлкен көлемді компьютерлерді қосуға рұқсат етеді және ірі желілерге де байланысты. Жергілікті желілерде желілік топологияның үш негізгі түрін ерекшелейді: - шина (bus), мұнда барлық компьютерлер параллельді түрде бір байланыс сызығына қосылады және әр компьютерден жіберілген хабарлама бір уақытта басқа қалған компьютерлерге беріледі; - жұлдызша (star), желінің бір орталық элементіне шеттегі компьютерлер қосылады және де олардың әрқайсысы өзінің бөлек байланыс сызығын қолданады; - сақина (ring), әр компьютер әрқашан тек бір тізбектегі келесі компьютерге ақпаратты тасымалдайды, ал ақпаратты тізбектегі алдыңғы компьютерден алады және де бұл тізбек «сақинамен» тұйықталған. Тәжірибеде көбінесе негіздік топологиялардың қиыстыруын қолданады: жұлдыз - сақина, жұлдыз - шина. «Шина» топологиясы (немесе оны «жалпы шина», «bus» деп те атайды) өз құрылымымен барлық компьютерлер параллельді түрде бір ғана байланыс сызығына қосылғандықтан және ақпарат әр компьютерден басқа компьютерге бір уақытта берілетіндіктен, компьютерлердің желілік жабдықтауының ұқсастығын, сонымен қатар барлық абоненттердің тең құқылығын болжайды. 
1-сурет «Шина» топологиялы қарапайым желі Осындай қосылыс кезінде байланыс сызығы жалғыз болғандықтан, компьютерлер кезек-кезек жібере алады. Не болмаса, жіберілетін ақпарат қақтығыс (дау, коллизия) нәтижесінде бұрмаланады. Сол себепті, шинада жартылай дуплексті (half duplex) айырбастың (екі бағытта да, бірақ бір уақытта емес, кезекпен) тәртібі іске асады. «Шина» топологиясында барлық ақпарат жіберілетін орталық абонент болмайды. Шинаға жаңа абоненттерді қосу оңай және әдетте, тіпті желі жұмыс істеп тұрғанда да мүмкін болады. Көп жағдайда шинаны қолдану кезінде қосқыш кабельдер басқа топологиялармен салыстырғанда аз қажеттілік етеді. Әр бөлек абоненттің желілік жабдықтауына болуы мүмкін дауларға рұқсат жүктеледі. Шинаға бөлек компьютерлердің бас тартулары қорқыныш тудырмайды, өйткені басқа желілік компьютерлер айырбасын дұрыс жалғастыра береді. Шинаға кабельдің үзілуі де қорқыныш тудырмайтындай көрінуі мүмкін, бұл жағдайда біз жұмысқа әбден жарамды екі шинаны аламыз. Бірақ, ұзын байланыс сызықтары бойынша электрлік сигналдарды тарату ерекшеліктерінен арнайы келістірілген құрылғылардың - терминаторлардың шина артына қосылғандығын қарастыру қажет. Сигнал терминаторлардың қосылуынсыз сызықтың соңынан жүріп өтеді және желі бойынша байланыс мүмкін емес болатындай бұрмаланады. Сондықтан, кабель жарылған немесе зақымданған кезде байланыс сызығының келісуі бұзылады және тіпті бір-бірімен қосылулы калған компьютерлер арасындағы айырбас та тоқтатылады. Желілік жабдықтаудың кез келген қабыл алмауын шинада таратпау өте қиын, өйткені барлық адаптерлер параллель қосылған және олардың қайсысы істен шыққанын түсіну оңай емес. «Шина» топологиясымен желінің байланыс сызығы бойымен өткен кезде ақпараттық сигналдар әлсірейді және ешбір қалпына келтірілмейді, бұл байланыс сызықтарының жиынтық ұзындығына қатты шек қояды, сонымен қатар, тапсырушы абоненттің арақашықтықтығына байланысты әр абонент желіден түрлі деңгейдегі сигналдарды ала алады. Бұл желілік жабдықтаудың қабылдау тораптарына қосымша талаптар қояды. «Шина» топологиясымен желінің байланыс сызығын ұзарту үшін бірнеше сегменттерді (әрқайсысы шинаны ұсынады) қолданады. Олар бір-бірімен арнайы сигналдарды қалпына келтіргіштердің-репитерлердің немесе қайталауыштардың көмегімен қосылған. Бірақ, мұндай тәсілмен желінің ұзындығын өсіру шексіз жалғаса бермейді, өйткені байланыс сызықтары бойынша сигналдардың ақырғы таралу жылдамдығымен байланысқан шегі бар. Деректер желінің барлық компьютерлеріне жіберіледі, бірақ ол деректерді шифрланған мекен-жайына сәйкес компьютер ғана қабылдайды. Терминатор сигналдарды сөндіріп отырады (2-сурет). 
2-сурет. Сигналдарды сөндірудегі терминатор мен компьютердің байланысы Желілік кабель үзілсе, кабельдін бір немесе бірнеше ұштарында терминатор болмаған жағдайда желі жұмысы тоқтап қалуы мүмкін. Желідегі компьютерлердін жұмысқа қабілеті болады, бірақ бір-бірімен өзара әрекеттесе алмайды. (3-сурет)
3-сурет Желі ұштарындағы терминаторлардың жалғаспай қалуы Шығып кеткен кабель терминатормен жабдықталмағандықтан желі жұмысында бөгет болуы мүмкін Репитер кабельдерді жалғайды да сигналдарды күшейтеді (4-сурет). 
4-сурет. Репитер «Жұлдызша» - бұл барлық абоненттер қосылатын айқын бөлінген ортасы бар топология. Барлык ақпаратпен айырбас тек қана орталық арқылы жүреді. Орталық абоненттің желілік жабдықтауы шеттегі абоненттердің жабдықтауына қарағанда аса күрделі болуы тиіс. Желіде «жұлдызша» топологиясымен ешқандай қақтығыстар болуы мүмкін емес, өйткені басқару толығымен орталықтандырылған, ештеңеге талас жоқ. 
5-сурет Жұлдызша топологиялы қарапайым желі Егер комппьютерлердің қабыл алмауларына жұлдыздың беріктігі туралы айтатын болсақ, онда шеттегі компьютердің қатардан шығуы қалған желінің функционалдануына ешбір қатысы жоқ, бірақ орталық компьютердің кез келген қабыл алмауын желі толық жұмысқа жарамайтындай етеді, «Жұлдызша» топологиясында кез келген кабельдің үзілуі немесе қысқа тұйықталуы тек қана бір компьютермен айырбас жасауды бұзады, ал қалған компьютерлер жұмысын қалыпты түрде жалғастыра алады. Жұлдызшада әр байланыс сызығында тек қана екі абонент болады: орталық және шеттегілердің біреуі. Көбінесе олардың қосылуына екі байланыс сызығы арналған, олардың әрқайсысы ақпаратты тек қана бір бағытта жібереді. Сайып келгенде, әрбір байланыс сызығында тек қана бір қабылдағыш және бір хабарлағыш болады. Осының барлығы желілік жабдықтауды оңайлатады және қосымша сыртқы терминаторларды қолдану қажеттілігінен құтқарады. «Жұлдызша» топологиясының маңызды кемшілігі -оның абоненттердің санына қатаң түрде шек қоюында. Әдетте, орталық абонент 8-16-дан көп емес шеттегі абоненттерге қызмет көрсете алады. Егер осы шамада жаңа абоненттерді қосу оңай болса, олардың санын арттырғанда қосу мүмкін емес. Бірақ жұлдызда ұлғайту мүмкінділігі ескеріледі, яғни тағы бір орталық абонентті шеттегі абоненттердің біреуінің орнына қосу (нәтижесінде бір-біріне қосылған бірнеше жұлдызшалардан тұратын топология шығады). Орталығы орталық компьютер болатын жұлдыз белсенді немесе нағыз жұлдыз деп аталады. Сонымен қатар, жұлдызға тек қана сырттай ұқсас енжар жұлдыз деп аталатын топология бар. Taп осы топологиямен берілген желінің орталығында компьютер емес, концентратор немесе репитер атқаратын функцияны орындайтын хаб (hub) орналастырылады. Ол келуші сигналдарды қалпына келтіреді және оларды басқа байланыс сызықтарына жібереді. Кабельдерді салу сызбасы нағыз немесе белсенді жүлдызға ұқсас болғанымен, шиналық топологиямен жұмыс істейміз, өйткені ақпарат әр компьютерден басқа компыотерлерге бір уақытта беріледі, ал орталық абонент болмайды. Әрине, енжар жұлдыз қарапайым шинадан қымбаттау болады, өйткені бұл жағдайда тағы концентратор міндетті түрде қажет болады. Сонымен қатар, белсенді және енжар жұлдыз арасында аралық типті топологияны ерекшелеуге болады. Бұл жағдайда концентратор өзіне түсетін сигналдарды тек қана ретрансляциялап қоймай, сонымен қатар айырбастауды басқаруды жасап шығарады, бірақ өзі айырбасқа қатыспайды. Жұлдыздың үлкен артықшылығы барлық қосу нүктелері бір орында жиналғандығы болып табылады. Бұл желінің жұмысын жеңіл бақылауға көмектеседі, желінің ақауын орталықтан кез келген абонентті сөндіріп тастау тәсілімен таратылуын тоқтатады. Барлық «жұлдызша» топологияларының кемшілігі ретінде олардың басқа топологияларға қарағанда кабельді аса көп шығындауын айтуға болады.
Сақинадағы компьютерлер толық тең құқылы болмайды. Олардың біреуі міндетті түрде ақпаратты осы қазір таратушы ертерек бастаушы компьютерден алады, ал басқалары - кешірек. Топология нақ осы ерекшеліктеріне байланысты арнайы «сақинаға» есептелген желі бойынша айырбасты баскарады. Бұл әдістерде келесі тапсыруға (немесе желіні басып алу деп айтады) құқық, тізбекті түрде келесі компьютерге шеңбер бойымен көшіп отырады. Әдетте, «сақинаға» жаңа абоненттерді қосу мүлде күйзеліссіз өтеді, бірақ барлық желінің, жұмысын міндетті түрде тоқтатуды талап етеді. «Шина» топологиясы сияқты сақинадағы барынша ең жоғарғы абоненттердің саны үлкен (мың және одан да көп) болуы мүмкін. Әдетте, сақиналық топология жүктеуге ең тұрақты болып келеді, желі арқылы берілетін ең үлкен ағымды ақпараттармен сенімді жұмыс істеуді қамтамасыз етеді, өйткені онда ереже бойынша қақтығыстар болмайды, сонымен қатар жоқ орталық абонент болмайды. Сақинадағы сигнал барлық желілік компьютерлер арқылы өткендіктен, ең болмаса біреуінің (немесе оның желілік жабдықтауының) істен шығуы бүтіндей барлық желінің жұмысын бұзады. Дәл осылай сақинанын, кез келген кабельдерінің үзілісі немесе қысқа тұйықталуы барлық желінің жұмысын құртады. Сақина кабельге зақым келуіне ең әлсіз, сондықтан бұл топология да екі (немесе одан да көп) параллель байланыс сызықтарын салуды әдетте алдын ала ескереді, олардың біреуі резервте болады. Сондай-ақ, сақинаның аса ірі артықшылығы сигналдардың ретрансляциясы әр абонентке бүтіндей барлық жүйенің өлшемін үлкейтуге мүмкіндік береді (уақытпен бірнеше он дана километрлердің). Сақинаның жетіспеушілігіне әр желілік компьютерге екі кабельден жалғау керектігін жатқызуға болады. Кейде «сақина» топологиясы ақпаратты қарама-қарсы бағытта тапсыратын екі сақиналық байланыс сызығы негізінде орындалады. Осыған ұқсас шешімдердің мақсаты - ақпаратты тапсырудың жылдамдығын арттыру. Сондай-ақ, кез келген бір кабельдің біреуіне зақым келсе, желі басқа кабельмен жұмыс істей береді.
1. Негізгі топологиялар. 2. Локальді желілердің топологиясы. 3. Жұлдызша топологиясы 4. Шина топологиясы 5. Сақина топологиясы жүктеу/скачать 5.33 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
