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

Лекция 7

Жоспар:

2. Протокол, интерфейс, коммуникациялық протоколдардың стегі ұғымдары.

1. Стандарттаудың пайдасы туралы әмбебап тезис барлық салалар үшін әділ, компьютерлік желілерде ерекше маңызға ие болады. Желінің мәні - бұл әр түрлі жабдықтаулардың қосылуы, демек, жарасымдық мәселесі өткір мәселелердің бірі болып табылады. Өндірушілер жалпыға бірдей жабдықтауды құру ережесін қабылдамайынша, желінің «құрылысы» ісінде алға басу мүмкін емес болатын еді. Сондықтан барлық компьютерлік салалардың дамуы ақыр соңында стандарттарда көрсетілген кез келген жаңа технология «заңды» мәртебеге оның мазмұны лайықты стандартта нықталып бекінгенде ғана ие болады.

Желілік әрекеттестіктің құралдарын өңдеу кезінде көпдеңгейлік жақындастық - компьютерлік желілерде стандарттаудың идеологиялық негізі болып табылады. Нақ осы жақындастық негізінде стандартты жеті деңгейлі ашық жүйелі әрекеттестік үлгісі өңделген бола­тын, ол желілік тіл мамандардың әмбебап тілі болды.

Желідегі құрылғылардың арасында ұйымдардың әрекеттестігі күрделі есеп болып табылады. Күрделі есептерді шешу үшін әмбебап қабылдау - декомпозиция қолданылады, яғни бір күрделі есептің бірнеше қарапайым есеп-модульдерге бөлінуі. Декомпозиция әр модульдің функцияларын, сонымен қатар олардың әрекеттестігінің ретін айқын анықтаудан түзеледі. Нәтижесінде есеп қисынды оңайлатылады, сонымен қатар, жүйенің қалған бөлігін өзгертусіз, бөлек модульдерді модификациялау мүмкіншілігі туады.

Декомпозиция кезінде көпдеңгейлі тәсілді жиі қолданады. Ол былай қорытылады. Жеке есептерді шешетін модульдердің барлық жиынын топтарға бөледі және иерархия құру деңгейі бойынша ретке келтіреді. Иерархия принципімен үйлесімділік кезінде әрбір аралық деңгей үшін оған тұтасатын жоғары жатқан және төменде жатқан көршілес деңгейлерді нұсқауға болады. Әрбір деңгейді құрастырушы модульдердің, тобы сайып келгенде өз есептерін орындау үшін осы топтың барлық модульдері сауалдарымен, төменде жатқан көршілес мо­дульдерге ғана сүйенетіндей ұйымдасуы керек. Бір жағынан, кейбір деңгейге жататын барлық модульдердің не нәтижелері тек қана жоғары жатқан көршілес деңгейдегі модульдерге беріле алады. Мұндай есептің исрархиялық декомпозициясы әрбір деңгейдің және деңгейлер арасындағы интерфейстердің функциясын айқын анықтауын болжайды. Иерархиялық декомпозициялық бөлу нәтижесінде деңгейлердің біршама тәуелсіздігіне қол жеткізіледі, демек, оларда автономиялық құруға және модификациялауға мүмкіншілік туады.
2. Протокол, интерфейс, коммуникациялық протоколдардың стегі ұғымдары.

Желілік әрекеттестіктің құралдарын көпдеңгейлі ұсынудың хабарламалармен айырбас барысында екі жақтың қатысуымен байланысты өзіндік ерекшелігі бола­ды, яғни бұл жағдайда, әр түрлі компьютерде жұмыс істейтін екі «иерархияның» келістірілген жұмысын ұйымдастыру қажет.

Желі бойынша компьютерлерді байланыстырған кезде қаншама амалдар орындалады. Амалдың бөлігі тек қана бағдарламалық түрде жүзеге асады, басқа бөлігі - аппараттық, ал тағы бір амалдар бағдарламалармен де, апппаратурамен де орындалады. 1-суретте екі тораптың әрекеттестік үлгісі көрсетілген. Әрекеттестік құралдарының әрбір жағында төрт деңгей бейнеленген.

Әр деңгейге функция - сауалдардың жиынтығы бөлінген, ол арқылы өз есептерін шешу үшін жоғары жатқан деңгейдің модульдері берілген деңгей модульдеріне сүйене алады. Жоғары жатқан деңгей үшін берілген деңгеймен орындалатын функциялардың мұндай формалдық айқын жиынтығы, сонымен қатар өз әрекеттестіктері кезінде екі көршілес деңгей бір-бірімен ауысатын хабарламаның пішімдері интерфейс деп аталады. Яғни, берілген деңгей жоғары жатқан деңгейге беретін интерфейс тұтас қызметті анықтайды.

1-сурет. Екі тораптың әрекеттесmiк үлгісі

Екі машинаның әрекеттестік ережелері әрбір деңгей үшін процедуралардың жиыны түрінде бейнелену мүмкін. Осындай бір деңгейде, бірақ әр түрлі тораптар да жатқан желілік компоненттер ауысатын хабарламаның тізбектілігін және пішімін анықтайтын формализацияланған ережелер хаттама деп аталады. Коммуникациялық хаттамалар бағдарламалық та, аппараттық та түрде іске асырылады. Төменгі деңгейлердің хаттамалары бағдарламалық және аппараттық құралдарды қиыстырумен, ал жоғарғы деңгейдегі хаттамалар ереже бойынша таза бағдарламалық құралдармен іске асады.

«Хаттама» ұғымын желінің, әр түрлі тораптарында орналасқан деңгейлі компоненттердің әрекеттестік ережелерін бейнелеу кезінде жиірек қолданады, ал «интер­фейс» ұғымын бір тораптың шегінде орналасқан көршілес деңгейлердің компоненттерінің әрекеттестік ережелерін бейнелеу кезінде қолданады.

Жүйе арасындағы әрекеттестік үшін жеткілікті болатын әр түрлі деңгейдегі хаттамалардың келістірілген жиыны хаттамалардың сүрлеуі деп аталады.

Хаттамалар тек қана компьютерлермен іске аспайды, сонымен қатар басқа желілік құрылғылармен - концентраторлармен, көпірлермен, коммутаторлармен, маршрутизаторлармен, т.б. орындалады. Әрине, компьютерлердің желідегі байланысы жалпы жағдайда тура жүзеге аспайды, ол әр түрлі коммуникациялық құрылғылар арқылы жүзеге асады. Құрылғы түріне байланысты онда хаттамалардың қайсы бір жиынын іске асыратын, қоса салыннған құралдар болуы керек.

1. Желілік әрекеттестікті ұйымдастырудың көпдеңгейлік тәсілі.

2. Протокол, интерфейс, коммуникациялық протоколдардың стегі ұғымдары.

Лекция 8

1. Протоколдарды сипаттаудағы келісімдер.

2. Коммуникациялы протоколдардың стандартты стектері.

3. OSI үлгісі заңын қолдану арқылы деректерді тарату

Хаттамаларға қатысты негізгі тұжырымдарды ұмытпау керек:

1. Хаттамалардың саны көп. Әрбір хаттама әртүрлі тапсыр­ма­ларды орындайды, өз мақсаты, өз артықшылықтары бар және оларға қандай да бір шектеулер қойылады.

2. Хаттамалар OSI үлгісінің әртүрлі деңгейлерінде жұмыс істейді. Хаттамалардың функциялары өздері жұмыс істейтін деңгеймен анықталады.

3. Бірнеше хаттамалар бірігіп жұмыс істеуі мүмкін. Оларды хаттамалар стегі немесе тобы деп атайды.

Желілік ортада хаттамалар деректерді тасымалдаудың ере­желері мен процедураларын анықтайды. Деректер берілісі мұл­тіксіз, өз ретімен орындалуға тиіс бірнеше қадамнан түрады. Ко­м­пьютер-жіберуші және компьютер – қабылдаушы хаттамаларды келесі процедураларды орындау үшін пайдаланады:

• деректерді пакеттерге бөлу;

• пакетке адрес туралы ақпаратты қосу;

• пакеттерді жіберуге даярлау;

• кабель бойымен жіберілген пакеттерді қабылдау;

• пакеттен деректердің көшірмелерін алу үшін, деректер
блоктарының алғашқы мәндерін жинақтау;

• қалпына келтірілген бұл блоктарды компьютерге жіберу.

Желінің дұрыс жұмыс істеуі хаттамаларды орнатумен шек­телмейді. Кабель бойымен деректерді жіберу үшін компъютер әртүрлі ену әдістерін қолданады.

2. OSI үлгісі атынан (Open System Interconnection) көрініп тұр­ғандай, ашық жүйелердің өзара әрекеттесуін сипаттайды. Соны­мен ашық жүйе дегеніміз не?

Кең мағынада ашық жүйе деп ашық спецификацияға сәйкес құрылған кез-келген жүйе (компьютер, есептеу желісі, ОЖ, про­граммалық пакет, басқа да аппараттық және программалық өнім­дер) аталуы мүмкін.

"Спецификация" (есептеу техникасында) терминінің аппа­рат­тық және программалық компоненттердің формалданған си­патталуын, олардың іс-әрекеттерінің тәсілдерін, басқа компо­нент­термен әрекеттесуін, қолданылу шарттарын, шектеулерін және басқа да сипаттамаларын білдіретіндігін естеріңізге сала кетейік. Кез-келген спецификацияның стаңдарт бола бермейтін­дігі түсінікті де. Өз кезегінде ашық специкациялар ретіңде ста­ндарттарга сәйкес барлық мүдделі жақтардың жан-жақты тал­қылауына түсіп, өзара келісім нәтижесінде қабылданған, жария­ланған, жалпыға түсінікті спецификация қабылданады.

Жүйелерді құру барысында ашық спецификацияларды пай­далану үшінші жаққа осы жүйелер үшін әртүрлі аппараттық, про­граммалық кеңейту және модификациялау жабдықтарын жасап, әртүрлі өндірушілердің өнімдерінен программалық-аппараттық кешендерді қүруға жол ашады.

Шынайы жүйелер үшін толық ашықтық қол жетпейтін идеал ретінде қалып отыр. Әдетте, ашық деп аталатын жүйелердің өзде­рінде бұл анықтамаға ол жүйелердің сыртқы интерфейстерді қол­дайтын кейбір бөліктері ғана қатысты. Мысалы, Unix операция­лық жүйесінің туыстастарының ашықтығы, барлығынан бұрын, ядро мен қосымшалар арасындағы стандартты программалық ин­терфейске негізделген. Бұл қосымшаларды Unix-тің бір версиясы­ның ортасынан басқасына жеңіл көшіруге жағдай жасайды. Жар­ты­лай ашыктықтың тағы бір мысалы -жеткілікті түрде жабық са­налатын Novell NetWare операциялық жүйесінде тәуелсіз өндіру­шілердің ол жүйеге желілік адаптерлердің драйверлерін қосу үшін Open Driver Interface (ODI) ашық интерфейсінің қолданы­луы. Жүйені құру үшін ашық спецификациялар неғұрлым көп қолданылса, жүйе соғұрлым ашық бола түседі.

OSI үлгісі ашықтықтың тек бір аспектісіне ғана, атап айтқан­да, есептеу желісімен байланысқан құрылғылардың ашық әрекет­тесуіне қатысты. Бұл жерде ашық жүйе ретінде жіберілетін және қабылданатын хабарламалардың мазмұны мен мәндерінің форма­тын анықтайтын, стандартты ережелерді қолдану арқылы басқа желілік құрылымдармен әрекеттесуге даяр желілік құрылым түсі­ніледі.

Егер екі желі ашықтық принциптерін сақтай отырып құрыл­ған болса, онда ол төмендегідей артықшылыққа кол жеткізуге мүмкіндік береді:

• 
  бір стандартты ұстанған әртүрлі өндірушілердің аппараттық және программалық жабдыктарынан желіні қуруға;
  
• 
  желінің жеке компоненттерін жетілген түрлерімен ауырт­па­лық­сыз ауыстырып, желіні аз шығынмен дамытуға;
  
• 
  бір желіні басқасымен жеңіл қосуға;
  
• 
  желіні игеруді және оған қызмет көрсетуді жеңілдетуге.
  

OSI үлгісі - желінің іс-әрекетінің негізі. Сондықтан да, егер сіз желілік қосылыстарда OSI үлгісінің әртүрлі деңгейлерінің қалай әрекеттесетінін түсінсеңіз, шынайы желілік қосылыстар­дың желілік функцияларын анықтап біле аласыз.

3. 1984 жылы Стандарттардың Халықаралық Ұйымы ISO (International Standards Organization) ашық жүйелердің әрекеттестігінің эталондық үлгісін (Open System Interchange, OSI) жариялады. Бұл жағдайда «ашық жүйе» термині өзінде тұйықталмаған жүйе деп түсіндіріледі. Онда кез келген басқа жүйелермен әрекеттесу мүмкіндігі бар (жабық жүйеге қарағанда).

OSI эталондық үлгісі компыотерлердің әрекеттестігінің ең басты сәулеттік үлгісі болып табылады. OSI үлгісі - желінің суреттеме сызбасы, оның, стандарттары жоғары сыйымдылыққа және желілік технологиялардың әр түрлі үлгілерімен әрекеттесу қабілеттілігіне кепілдік береді. Бұл үлгі пайда болғаннан бастап, оны желілік өнімді өндіретін барлық өндірушілер қолданады (біршама қатал). Басқа әмбебап үлгі сияқты OSI үлгісі де рабайсыз үлкен әрі артық және аса иілгіш емес, сондықтан әр түрлі фирмалармен ұсынылатын нақты желілік құралдар міндетті түрде ұсынылған функцияларды бөлуді ұстанбайды.

OSI үлгісінде компьютерлердің желі бойынша әрекеттестігі жөне өз араларында ақпаратпен айырбас процесі жеті деңгейге немесе қабаттарға бөлінеді. Әр деңгей әрекеттестіктің бір айқын аспектісімен істі болады. Сайып келгенде, әрекеттестік мәселесі жеті жеке мәселелерге декомпозицияланған, олардың әрқайсысы басқалардан тәуелсіз шешіле алады. Әр деңгей жоғары және төмен жатқан деңгейдің интерфейстерін сүйемелдейді.

OSI үлгілерінің деңгейлерін қысқаша суреттеу:

• 
  Қолданбалы деңгей (Application) немесе қосымша деңгей - OSI үлгісінің шегінің сыртында орналасқан пайдаланушылардың қосымшасын сүйемелдейтін қызметтермен қамсыздандырады, мысалы, файлдарды тапсырудың бағдарламалық құралдары, деректер базасына рұқсат алу, электрондық поштаның құралдары, серверде тіркеу қызметі. Бұл деңгей қалған алты деңгейді басқарады;
  
• 
  Өкілдік деңгей (Presentation) немесе деректерді ұсыну деңгейі желі бойынша деректерді тапсыру үшін ыңғайлы пішінге, деректер пішімін, синтаксисын анықтайды және қайта құрады, яғни аударушының қызметін орындайды. Осында деректерді шифрлеу және шифрын анықтау орындалады, ал қажеттілік туса, оларды қысуды орындайды;
  
• 
  Сеанстық деңгей (Session) байланыс сеансын өткізуді басқарады (яғни, қосымшалардың әрекеттестік сеансын орнатады, сүйемелдейді және тоқтатады). Және де бұл деңгей абоненттердің қисынды аттарын таниды, оларға пайдалануға берілген рұқсат алу құқықтарын бақылайды. Сеанстық денгей бақылау нүктелерін (check-points) деректер ағынында орналастыру арқылы пайдаланушылардың есептері арасындағы синхронизацияны жасақтайды. Сонымен, желілік қателік жағдайында соңғы бақылау нүктесінен кейінгі деректерді ғана қайта тапсыру керек болады. Бұл деңгейде әрекеттескен процестер арасында диалогті басқару орындалады, демек қай жақ тапсыруды жузеге асырады, қашан, ұзак па, т.б. жөнге салынады;
  

- Желілік деңгей (Network) пакеттердің адрестелуіне және қисынды аттарды физикалық желілік адрестерге аударуға (немесе керісінше), сонымен қатар жоғары деңгейдегі берілген хаттамалардың одақтары (пакеттер) тағайындалуы бойынша жеткізілетін сапар желісін таңдауға (егер желіде бірнеше сапар желілері болса) жауап береді;

Арналык деңгейде екі ішкі деңгейді белгілейді:

• 
  жоғарғы ішкі деңгей (Logical Link Control) қисынды байланысты басқаруды жүзеге асырады, яғни байланыстың виртуалды арнасын орнатады (оның қызметінің жартысы желілік адаптердің драйверінің бағдарламасымен орындалады);
  
• 
  төменгі ішкі деңгей (Media Access Control) ақпаратты тапсыру ортасына (байланыс арнасына) тікелей рұқсат алуды жүзеге асырады. Ол желі аспабымен тура байланысқан;
  
• 
  физикалық деңгей (Physical) - бұл үлгінің ең төменгі деңгейі, тапсыру ортасында қабылданған ақпаратты сигнал деңгейінде тапсыруды кодтауға және керісінше кодпен ашуға жауап береді. Осында қосқыштарға, алмалы-салмалыларға, электрлік мақұлдауға, жерге қондыруға, бөгеттің қорғанышына, т.б. талаптар қойылады.
  

Үш төменгі деңгейлер: физикалык, арналық және желілік - желіге тәуелді болады, яғни бұл деңгейлердің хаттамалары желінің техникалық жүзеге асыруымен, коммуникациялық жабдықты қолдануымен тығыз байланысты.

Үш жоғарғы деңгейлер: сеанстық, өкілдік және қолданбалы - хабарланған және желі құрылымының техникалық ерекшеліктеріне азырақ тәуелді болады. Бұл деңгейдегі хаттамаларға желі топологиясындағы жабдықты ауыстыру немесе басқа желілік технологияға ауысу кезіндегі ешқандай өзгерістер әсер етпейді.

Транспорттық деңгей аралық болып табылады, ол жоғарғы деңгейден төменгі деңгейлердің жұмыс жасаудың барлық бөлшектерін жасырады. Бұл хабарламаны тасумен шұғылданған техникалық құралдардан тәуелсіз қосымшаларды өңдеуге көмектеседі.

Осындай деректерді тарату принципін 2-сурет бейнелейді. Суретте екі желілік компьютер көрсетілген, олардың әрқайсысында өз қосымшалары жұмыс істейді. Бірге жұмыс істей отырьш, OSI үлгісіндегі жеті деңгейдің әрқайсысында қосымшалар бірлесіп әрекет етеді.

Үлгінің ең жоғарғы деңгейінде (жетіншісінде) әр компьютерде қосымшалар жұмыс істейді, мысалы, электрондық пошта (e-mail) қосымшалары. Бұл косымшалар осы екі компьютердің пайдаланушыларына хабарламалармен ауысуға мүмкіншілік береді. OSI үлгісінің жоғарғы деңгейімен әрекеттесуге арналған қосымша осы деңгейдің лайықты хаттамасын қолданады. Осы хаттаманың ережелері бойынша қосымша OSI үлгісінің қолданбалы деңгейіне хабарламаны жібереді. Хаттамамен суреттелетін ережелерді қолдана отырып, қолданбалы деңгей хабарламаны қабылдайды және оған қолданбалы деңгейдің тақырыбын қосады. Бұл тақырып олар компьютерге түскен кезде сыпайы өңдеу үшін қажет ақпаратты қамтиды.

Бірінші компьютердің қосымшалар деңгейі тақырыпты қосқаннан кейін ұйымдасқан деректерді өкілдік деңгейге (алтыншы деңгейге) өткізеді. Өкілдік деңгей пайдаланушының хабарламасы мен қолданбалы деңгейдің тақырыбы қосылған деректерді қабылдайды, содан соң алынған деректерге өкілдік деңгейдің тақырыбын қосады. Бұл деңгейдің тақырыбы олар екінші компьютердің өкілдік деңгейіне түскен кезінде деректер дұрыс өңделуі үшін арналған. Өз тақырыбын қосқаннан кейін өкілдік деңгей OSI үлгісіне сәйкес деректерді төмен қарай өткізеді. Соңында деректер бесінші (сеанстық) деңгейге өтеді.

Барлық алдыңғы деңгейлердің тақырыптары қосылған негізгі деректер екінші (арналық) деңгейге (3-сурет) өтпегенше бұл процесс қайталана береді. Деректерге әрбір деңгейге лайықты тақырыптар қосқаннан кейін деректер ең төменгі (физикалық) деңгейге жіберіледі, со­дан соң желідегі екі компьютерді қосатын деректерді сақтаушы бойынша екінші компьютерге қайта жіберіледі.

Деректерді сақтаушы арқылы жіберілген сигнал екінші компьютерге жеткенде оның физикалық деңгейі өз хаттамалар сүрлеуіне келген пакетті көшіреді және деректерді өзгерту процесі керісінше тәртіпте қайталанады.

Екінші компьютердің физикалық деңгейі алынған деректерді арналық (екінші) деңгейге тапсырады. Бірінші кезеңде арналық деңгей осы деңгейдің тақырыбында суреттелген қызметші ақпаратқа сәйкес деректерді қайта өңдейді. Өзгертуден кейін тақырып жойылады, ал қалған деректер жоғары деңгейге беріледі (үшінші, желілік деңгей). Бұл тақырыптарды талдау процесі және деректерді жоғары жатқан деңгейлерге тапсыру, яғни бірінші компьютердің жетінші деңгейінен пайдаланушының өзіндік хабарламасы екінші компьютердің электрондық пошта қосымшасына берілмегенше қайталана береді. Негізгі хабарламаны алғаннан кейін оның мәтіні екінші компьютердің пайдаланушы экранында бейнеленеді.

Сонымен, хабарлама терминімен қатар басқа терминдер де болады, олар желілік мамандар деректермен айыр

2-сурет. Ашық жуйелердің эрекеттестік цлгісі

3-сурет. Әр түрлі деңгейдегі хабарламалардың бір-бірінің ішіне енгізілуі

Желілік кешен лайықты бейнемен инкапсуляцияланады. Инкапсуляция - деректерді бір хаттама пішімінен басқа хаттама пішіміне жинақтау тәсілі. Өз пішімінің сегменттерін қолдана отырып, транспорттық деңгей деректерді желі бойынша тасымалдау үшін жинақтайды және алмасуға қатысатын хосттар арасында сенімді байланысты қамтамасыз етеді. Желілік деңгейде сегменттер желілік тақырып пен жіберуші және алушының логикалық адрестері қамтылған пакеттерге біріктіріледі. Арналық деңгейде желілік құрылғы пакетті кадрға енгізеді. Физикалық деңгейде кадр биттер ағынына қайта ауыстырылады.

1. Протоколдарды сипаттаудағы келісімдер.

2. Коммуникациялы протоколдардың стандартты стектері.

3. OSI үлгісі заңын қолдану арқылы деректерді тарату