Лекция: 30 сағат Практикалық: Лаборатория: 15 сағат обсөЖ: 45 СӨЖ: 45 Барлық сағат саны: 135 сағат

Лекция 6

Жоспар:

2. Желідегі «шина» топологиясымен алмасуды басқару.

3. Желідегі «сақина» топологиясымен алмасуды басқару
Лекция мақсаты: Алмасуларды басқару тәсіліне түсінік беру, тақырыпты пысықтау
1. Алмасуларды басқару тәсілі. Желі әрқашан бірнеше абоненттерді біріктіреді, олардың әрқайсысының өз пакеттерін тапсыруға құқы бар. Бірақ бір кабель арқылы бір уақытта екі абоненттің ақпараты беріле алмайды, ендеше бұрмалауға және екі ақпаратты да жоғалтуға әкелетін қақтығыс тууы мүмкін. Қандайда бір тәсілмен деректерді тапсыруды керек еткен барлық абонеттер желіге рұқсат алуға (желіні басып алуға) кезектілік орнатуы қажет. Бұл ең алдымен, желінің «шина» және «сақина» топологияларына қатысты «жұлдызша» топологиясындағы сияқты шеттегі абоненттердің кезек бойынша тапсыруын орнату керек, әтпесе орталық абонент оларды өңдей алмайды.

Сондықтан, кез келген желіде абоненттер арасындағы қақтығыстарды шешетін немесе қақпайлайтын қайсыбір айырбасты басқару әдісі (бұл әрі рұқсат ету әдісі, әрі төрелік ету әдісі) қолданылады. Таңдалған әдістің нәтижелілігіне байланысты көп нәрсе тәуелді болады: компьютерлер арасында ақпаратпен алмасу жылдамдығы желінің жүктеу қабілеттілігі, сыртқы оқиғаларға желінің реакция уақыты, т.б.

Айырбасты басқару әдістері екі топқа бөлінеді:

Орталықтандырылған әдістер, бұл әдісте барлық басқару бір орында шоғырланған. Мұндай әдістердің кемшіліктері: орталықтың қабыл алмауларына тұрақсыздық, басқарудың аз иілгіштігі. Артықшылығы – қақтығыстардың болмауы;

Орталықсыздандырылған әдістер, бұл әдісте басқару орталығы болмайды. Мұндай әдістердің негізгі жетістіктері: қабыл алмауларға аса тұрақтылығы және үлкен иілгіштігі. Бірақ шешуді қажет ететін қақтығыстар болуы мүмкін.

Айырбасты басқару әдістерін бөлудің децентрализацияланған әдістерге байланысты басқа да түрлері бар.

Детерминантталған әдістер желіні басып алған абоненттер кезектесетін айқын ережелерді анықтайды. Абоненттерде қайсыбір приоритеттер жүйесі болады және де барлық абоненттер үшін бұл приоритеттер әр түрлі. Сонымен қатар, ереже бойынша қақтығыстардың болуы мүмкін емес (немесе болуы екіталай), бірақ кейбір абоненттер өз кезегін өте ұзақ күтуі мүмкін. Детерминантталған әдістерге, мысалы, таңбалық рұқсат алуды жатқызуға болады, мұнда тапсыру құқығы абоненттен абонентке эстафета бойынша беріледі.

Кездейсоқ әдістер тапсырушы абоненттердің кездейсок кезектесуін түсіндіреді. Бұл жағдайда қақтығыстардың болу мүмкіншілігі түсіндіріледі, бірақ оларды шешу тәсілдері ұсынылады. Детерминантталған әдіске қа­рағанда, кездейсоқ әдістер нашар жұмыс істейді, егер желіде үлкен ақпараттық ағын пайда болса (желінің үлкен трафигі кезінде) және егер абонентке рұқсат алу уақытының ұзындығы туралы кепіл берілмесе (бұл өз пакетін тапсыруға деген ықыластың пайда болуы мен тапсыруға мүмкіншілік алу арасындағы аралық).

«Жұлдызша» топологиясы үшін орталықтандырылған басқару әдісі аса байланысты сай келеді және де бұл жағдайда жұлдыздың ортасында не тұрғаны аса маңызды емес: компьютер немесе концентратор, айырбасты басқарушы, бірақ өзі қатыспаса болды.

Ең қарапайым орталықтандырылған әдіс мынадан тұрады.

Өз пакетін тапсырғысы келетін абоненттер өз сауалдарын орталыққа тапсырады. Ал орталық оларға пакетті кезектескен түрде тапсыру құқығын береді, мысалы, олардың сағаттың тілі бойынша физикалық орналастырылуымен. Қандайда бір абонент пакетін тапсыруды аяқтағаннан кейін тапсыруға мәлімдемесі бар келесі кезектегі (сағаттың тілі бойынша) абонент тапсыру құқығын алады.

Бұл жағдайда абоненттердің географиялық приоритеттері болады деп айтады (олардың физикалық орналасуына байланысты). Әр нақты кезеңде келесі кезектегі абонент ең үлкен приоритетке ие болады, бірақ мәселенің толық циклінде бірде-бір абонент басқалардың алдында ешқандай артықшылыққа ие болмайды. Бұл жағдайда рұқсат алу уақытының ең жоғары ұзақтығы кез келген абонент үшін желідегі барлық абоненттердің пакеттерін тапсыру уақытының қосындысына тең болады (берілген пакеттен басқалары). Берілген тәсілде негізінде пакеттердің ешқандай қақтығысулары болуы мүмкін емес, өйткені рұқсат алу туралы барлық шешімдер бір ғана орында қабылданады.

Орталықтандырылған басқаруды орындаудың басқа да принципі болуы мүмкін.

Бұл жағдайда барлық шеттегі абоненттерге орталық сауалдар кезекпен жіберіледі (басқарушы пакеттер). Тапсыруды қалайтын шеттегі абонент (сұралғандардың біріншісі) жауабын жібереді (немесе лезде тапсыруды бастайды). Әрі қарай айырбас сеансы сонымен өткізіледі. Бұл сеанс аяқталғаннан кейін орталық абонент шеңбер бойынша шеттегі абоненттерге қоятын сауалын жалғастыра береді. Егер орталық абонент тапсырғысы келсе, ол ешқандай кезексіз кімге қаласа, соған тапсыра алады.

Екінші жағдайда, бірінші жағдайдағыдай желіде ешқандай қақтығыс тумайды (барлық шешімді бірыңғай орталык қабылдайды, ал онымен қақтығысатын ештеңе жоқ). Егер барлық абоненттер өте белсенді болса және тапсыруға деген мәлімдемелер қарқынды түссе, онда барлығы міндетті түрде кезек-кезек тапсырады. Бірақ орталық сенімді болуы керек, әйтпесе барлық айырбаста қақтығыс болады. Басқару механизмі аса иілгіш емес, өйткені орталық қатаң тәртіпте берілген алгоритм бо­йынша жұмыс істейді. Сонымен қатар, басқару жылдамдығы үлкен емес. Өйткені, тіпті қайта-қайта тек қана бір абонент тапсыратын болса, орталық басқа абоненттерді сұрап жатқанда оған бәрібір әр берілген пакеттен кейін күтуге тура келеді.

«Шина» топологиясында орталықтанған басқару мүмкін болады. Бұл жағдайда абоненттердің біреуі («орталық») қалғандарына («шеттегілерге») олардың қайсысы тапсырғысы келетінін анықтай отырып, сауалдарды жібереді, одан кейін абоненттердің біреуіне тапсыруға рұқсат береді. Тапсыру аяқталғаннан кейін тапсырып жіберген абонент тапсыруды аяқтағанын «орталыққа» хабарлайды, содан кейін «орталық» сұрақты қайтадан бастайды. Мұнда орталық «белсенді жұлдызша» топологиясындағыдай бір абоненттен келесісіне ақпаратты жібермейді, тек қана айырбасты басқарады.

Бірақ анағұрлым жиірек шинада децентрализацияланған кездейсоқ басқару қолданылады. Орталықсыздандырылған басқаруды таңдағанда барлық абоненттердің желіге рұқсат алу құқығы тең болады. Өз пакетін қашан тапсыруды шешуді әр абонент өз орнында қабылдайды (тек қана желінің жағдайын талдаудан шыға оты­рып). Бұл жағдайда абоненттердің арасында желіні басып алуға бәсеке туады, демек, олардың арасында қақтығыс тууы мүмкін және пакеттерді салғаннан тапсырылған деректер бұрмалануы мүмкін.

Айырбасты басқару әдістерінің барлық кездейсоқтық мәні келесіге жүктеледі: желі бос жатқанда, яғни ол арқылы пакет тапсыру жүріп жатқанда, тапсырғысы келетін абонент желінің босатылуын күтеді. Өйткені, болмаған жағдайда екі пакетте бұрмаланады және жоғалып кетеді. Желі босатылғаннан кейін тапсырғысы келетін абонент өз тапсыруын бастайды. Егер онымен бір уақытта тағы бірнеше абонент тапсыруын бастаса, онда пакеттердің қақтығысуы пайда болады. Бұл қақтығыс барлық абоненттермен детектрленеді, тапсыру тоқталады және біршама уақыттан кейін қайтадан тапсыру әрекеті іске кіріседі. Сонымен қатар, қайталанған қақтығыстар және пакетті жаңадан тапсыру әрекетін жасау мүмкіндігі де қарастырылған. Пакет қактығыссыз берілмегенше жалғаса береді.

Айырбасты басқарудың бірнеше кездейсоқ әдістері болады. Олардың кейбіреулерінде тапсырушы абоненттердің барлығы қақтығысты тани алмайды, тек қана аз приоритеттілер ғана. Барлық тапсыруды бастағандардан көп приоритетті абонент өз пакетін тапсыруды қатесіз аяқтайды. Айырбасты басқарудың кездейсоқ әдістерінде әр абонент өз тапсыруын желі босағаннан кейін лезде бастамайды, өзінің қатал дара тоқтауын шыдап бастайды. Барынша көп приоритетке барынша аз тоқталған абонент ие болады. Бірақ екі жағдайда да приоритеттердің жүйесі болады, сөйтсе де әдістер кездейсоқтарға жатады, өйткені бәсекенің шығысын алдын ала болжау мүмкін емес.

Көбінесе приоритеттердің жүйесі толык жоқ болады және қақтығысты тапқаннан кейін абоненттер кездейсоқ заңмен келесі тапсыру мүмкіндігіне дейін тоқтауды таңдайды. Стандартты айырбасты басқару әдісі дәл осылай жұмыс істейді CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with / Collision Detection), ол ең танымал Ethernet желісінде қолданылады. Оның негізгі жетістігі – барлық абоненттер толық тең құқылығында және олардың ешқайсысы біреудің айырбасын ұзақ уақыт қоршай алмайды.

Осындай әдістер желі бойынша айырбастың аса күшеймеген жағдайында жақсы жұмыс істейді. Осыған ұқсас байланыстың сапасы желіні 30-40%-дан жоғары емес жүктеген кезде ғана қамсыздандырылады деп шешілген. Көбірек жүктелген кезде қайта қақтығысу өте жиі болады және желінің күйреуі басталады, ол оның өнімділігін шұғыл құлатады. Барлық осыған ұқсас әдістердің тағы бір кемшілігі - желіге рұқсат алу уақытының мөлшеріне кепілдік бермеуінде.

3. Желідегі «сақина» топологиясымен алмасуды басқару

Желіде «сақина» топологиясын әр түрлі орталықтандырылған басқару әдістерін кездейсоқ рұқсат алу әдістері сияқты қолдануға болады, бірақ жиірек сөйтсе де сақинаның ерекшеліктеріне сай келетіи спецификалық басқару әдісін таңдайды. Бұл жағдайда таңбалық басқару әдістері ең әйгілі, яғни таңбалағышты қолданатындар - арнайы түрдегі кішкене басқарушы пакет. Таңбалағыш әдістер желідегі айырбасты басқарудың децентрализацияланған және детерминантталған әдісіне жатады. Оларда айқын белгіленген орта жоқ, бірақ приоритеттердің айқын жүйесі болады, сондықтан да қақтығыстар болмайды.

Сақина топологиясымен желіде таңбалық басқару әдісінің жұмысын қарастырамыз.

Сақина бойынша абоненттерге өз пакеттерін тапсыруға құқығын беретін арнайы пакет, таңбалағыш толассыз жүреді. Абоненттер әрекетінің алгоритмі мына әрекеттерді өзіне қосады:

1. 
   Өз пакетін тапсырғысы келетін абонент 1, оған бос таңбалағыштың келгенін тосып отырады. Содан соң ол өз пакетін таңбалағышқа қосып, таңбалағышты бос емес деп белгілейді, сонымен қатар оларды «сақина» бойын­ша келесі абонентке жібереді;
   
2. 
   Барлық қалған абоненттер пакетпен қосылған таңбалағышты алып, пакеттің оларға арналғанын немесе оларға арналмағанын тексереді. Егер пакет оларға арналмаған болса (жеткізу мекенжайы бөтен болса), онда олар алынған жіберілімді (таңбалағыш + пакет) сақина бо­йынша әрі қарай тапсырады;
   
3. 
   Егер қайсыбір абонент пакеттің оған арналғанын анықтаса, онда ол пакетті қабылдайды, таңбалағышта қабылдауды білдіретін белгіні (битті) орнатады және жіберілімді (таңбалағыш + пакетті) сақина бойынша әрі қарай тапсырады;
   
4. 
   Пакетті басында жіберген абонент 1, сақина бо­йынша қайта оралып келген өзінің жіберілімін алып, таңбалағышты бос деп белгілейді, өз пакетін желіден жойып жібереді және бос таңбалағышты әрі қарай сақи­на бойынша тапсырады. Жіберілімді тапсырғысы келетін абонент осы таңбалағышты тосады, содан сон барлығы жоғарыда аталғандай қайтадан қайталанады.
   

Қарастырылып отырған әдіс сұрау (орталықтандырылған) әдісіне ұқсас, бірақ мұнда айқын бөлінген орталық болмайды. Дегенмен, әдетте қандай да бір орталық болуы тиісті. Абоненттердің бірі (немесе арнайы құрылғы) сақина бойынша өту барысында таңбалағыштың, жоғалып кетпеуін (мысалы, қайсыбір абоненттің жұмысында бөгеттердің немесе сабанның әрекетінен) қадағалауы тиіс. Берілген әдістің CSMA/CD алдындағы артықшылығы - оның рұқсат алу уақытының мөлшері кепілдендірілгенінде. Жалпы айырбастың таңбалық басқару әдісі желінің үлкен көлемде жүктелуімен жұмыс істеуге рұқсат етеді, ол теориялық түрде 100%-ға жақын.

1. Желідегі «жұлдызша» топологиясымен алмасуды басқару.

2. Желідегі «шина» топологиясымен алмасуды басқару.

3. Желідегі «сақина» топологиясымен алмасуды басқару