Бағдарламасы (Syllabus) Дәрістердің қысқаша мазмұны Зертханалық жұмыстарды орындауға әдістемелік нұсқаулар

физикалық байланыс арнасы, əрбір байланыс орнатылған разъем

типтеріндегі электрлік сигналдар сипаттамасы анықталады.

Физикалық деңгей физикалық арналар бойынша берілетін ақпараттар

битінің алмасуын сипаттайды. Компьютерде физикалық деңгей

функциясы желілік адаптер арқылы орындалады.

Бірінші мəселе – мəлімет жіберілетін ортаның мүмкіндігін анықтау

болып табылады. Бұл мəселе дəл бір уақытта байланыс арнасы бір

компьютермен жұмыс істеген жағдайда, желідегі мəліметтердің

бөліну ортасын шешеді. Екінші мəселе – қарастыру механизмдері

мен қателерді түзеуді анықтайды. Мəліметтер алмасу кадрлар деп

аталатын арнайы бір бөліктермен іске асырылады.

Əр кадрға кадрды белгілеу үшін басына жəне соңына белгілі бір рет

бойынша бит, жіберуші-компьютер адресі, қабылдаушы-компютер

адресі қосылады. Сонымен қатар кадрларды жіберуде қатесіздігін

тексеруді қажет ететін, есептеуіш қадағалаушы сумма қосылады.

Табылған қатені тек кадрды қайта жіберу кезінде түзету мүмкін

болады.

Компьютерлерде арналық деңгей протоколдары желілік

адаптерлермен жəне олардың драйверлерімен іске асырылады.

Жергілікті желілерде қолданылатын арналық деңгей протоколдары

белгілі бір топология бойынша желілерге арналып шығарылады.

Топология – бұл төбелері желі компьютерлері немесе

коммуникациялық құрылғылар болатын, ал олардың арасындағы

физикалық байланыс қабырғалары болатын құрылымдық графа.

Компьютерлер желі тораптары деп аталады.

Арналық деңгей протоколдары мынадай топологиялармен: “сақина”,

“жұлдызша”, “жалпы шина” жəне аталған топологиялар негізінде

арнайы

коммуникациялық

құрылғылармен

(көпірлер,

ақпарат ағымдарын ретке келтіру, əртүрлі технологиялардың

келісімділік сұрақтары шешіледі. Желілік деңгейде протоколдар екі

түрге бөлінеді. Бұлар желі арқылы пакеттердің жылжуын қамтамасыз

ететін желілік протоколдар. Оларға бағыттық ақпарат алмасатын

бағыттаушыларға көмек беретін бағыттаушы протоколдарын

жатқызуға болады. Пртоколдың екінші түрі – жергілікті желі

адресіндегі желілік деңгейде қолданылатын торап адресін өңдеуге

жауап беретін рұқсат протоколы.

Транспорттық деңгей. Транспорттық деңгейде қателерді

(пакеттердің қосарлануы, зақымдануы, жоғалуы) табу мен түзету,

мəлімет алмасудағы сенімділікті қамтамасыз ету сұрақтары

шешіледі. OSІ моделі сенімдіділігі бойынша сапалы қызмет

көрсететін сервистің бес класын анықтайды. Сервис кластарын

таңдау жоғары деңгейлі қосымшалар мен протоколдарды ғана емес,

сондай-ақ төменгі деңгейлермен (желілік, арналық, физикалық)

қамтамасыз етілетін сенімділік деңгейіне де байланысты болады.

Егер байланыс арналарының сапасы мысалы, отандық телефон

сымдары, одан да сапалы құралдарды таңдауды қажет етсе, онда

мəлімет алмасуда сенімділікті қамтамасыз ететін транспорттық

деңгейдің анағұрлым дамыған сервисін қолдану əрине ақылға

қонымды болар еді. Транспорттық деңгей мен одан жоғары

протоколдар желілік жүйенің компоненттерімен жəне желі

тораптарының программалық мүмкіндіктерімен іске асырылады.

Сеанстық деңгей. Сеанстық деңгейде ұзақ мəліметтер алмасуда

орнатылатын арнайы қадағалау нүктелерін, мүмкін болатын ақаулар

кезінде бастапқы емес, соңғы қадағалау нүктелеріне жіберетін

синхрондау мүмкіндіктері іске асырылады. Сеанстық деңгей соңғы

тораптар арасындағы сұхбатты басқаруды қамтамасыз етеді. Əдетте

сеанстық деңгейдің жеке протоколдары қолданылмайды. Оның

функциялары қолданбалы деңгейдің протоколдарында жүзеге

асырылады.

қолданбалы деңгейінен алынған мəліметтерді қажет кезінде басқа

жүйенің қолданбалы деңгей формасына өзгертуімен ерекшеленеді.

Осы деңгейде мəліметтерді кодтау жəне əртүрлі синтаксистік

таңдаулар жүзеге асырылады. Өкілдік деңгейінде сондай-ақ өкілдік

деңгейінің барлық қызметтері үшін мəлімет алмасудағы құпиялылық

қамтамасыз етіледі.

Қолданбалық деңгей. Қолданбалық деңгей протоколдары

қолданушының желінің бөлінген ресурстарын (файлдар, принтерлер,

факстер, сканерлер, гипертекстік беттер) пайдалану мүмкіндігін

қамтамасыз етеді. Оларға электрондық почта протоколдары басқа да

ұйымдастырылған жұмыстардың протоколдары жатады. Бұл

деңгейдің протоколдары ақпарат бірлігі ретінде хабарларды

(сообщение) пайдаланады.
№6 Дәріс

Тақырыбы: Арналық жəне физикалық деңгейлерде мəліметтер

алмасу əдістері
Физикалық деңгейде ақпарат бірлігі бит болып болып табылады.

Физикалық деңгей құрылғылары ақпарат жіберуші мен оны

қабылдаушы арасындағы мəліметтердің биттік синхрондалуын

қамтамасыз етуі қажет. Сенімді байланыс сымдарымен жұмыс

істегенде байт деңгейіндегі синхрондау қолданылады. Мəліметтердің

əрбір байты мəлімет алмасу кезінде арнайы “start” жəне “stop”

сигналдары арқылы беріледі. Бұл сигналдар мəліметтер байтының

берілу/қабылдануын синхрондауға көмектеседі. Мұндай режим

басқа мəліметтер байтының ырғағына (такт) қарай араласып кетуі

мүмкін. Сапалы байланыс сымдарында байт тізбектерінен тұратын

мəліметтер кадр түрінде берілгенде мəлімет алмасудың синхронды

беріледі. Синхронды режимде мəлімет алмасу жылдамдығы жоғары,

ал асинхронды режимде төмен, дегенмен асинхронды режимді

сенімсіз байланыс сымдарында да қолдануға болады.

байланысты ұйымдастыру қажет екені белгілі. Ал енді мұнда

пайдаланылатын байланыс сымдары коммутирленетін жəне

коммутирленбейтін болып екіге бөлінеді. Коммутирленбейтін

байланыстырады. Кез-келген компьютер жұбын мұндай байланыс

сымымен қамтамасыз ету тəжірибе жүзінде мүмкін емес. Іс жүзінде

екі компьютер арасында мəлімет алмасу кезінде уақытша пайда

болатын байланыс үшін коммутирленетін байланыс сымы

қолданылады. Бұл жағдайда байланыс сымын көптеген компьютелер

қолдануы мүмкін. Коммутацияның үш түрін ажыратуға болады:

арналар коммутациясы, пакеттер коммутациясы, хабар

коммутациясы. Сондай-ақ коммутацияны динамикалық жəне тұрақты

деп бөледі. Динамикалық коммутацияда қосылу абоненттер бірінің

қолдауы бойынша мəліметтер алмасу кезінде пайда болады. Тұрақты

коммутация желі қызметтерінің көмегімен орындалады.

Арналар коммутациясы коммутаторлар деп аталатын арнайы

құрылғылар көмегімен жеке бөлімшелерді біріктіру арқылы

абоненттер арасында физикалық байланыс орнатады. Қосылу үшін

мəлімет алмасу алдында арнайы əрекеттерді орындау қажет. Қазіргі

кездегі коммутаторлар арнайы мультиплекстік техниканы пайдалана

отырып мəліметтерді бірнеше арнаға жіберуге мүмкіндік береді.

қолданылады. Мəліметтер алмасу қабілеті арналар коммутациясын

қолдануды қажетсіз етіп тастайтындай кең көлемді аймақта

қолданылады. Мəліметтер əдетте пакеттер деп аталатын жеке-жеке

бөліктерде өңделеді. Əрбір пакет басқа пакеттерден тəуелсіз

берілетін тəуелсіз ақпараттық блок болып табылады. Желі бойымен

бір уақытта бірнеше пакет жіберілуі мүмкін. Айта кету керек арналар

коммутациясы екі компьютер арасындағы мəлімет алмасуды сапалы

орындайды. Бірақ пакеттер коммутациясы мəлімет алмасу ортасын

анағұрлым тиімді пайдалануға мүмкіндік береді. Оның арналар

коммутациясынан бір ерекшелігі мəліметтер пакетін жібере алмаған

жағдайда келесі бір реті келген уақытта қайта жіберу үшін,

коммутатор көмегімен буферлеуді жүргізеді. Бұл қарастырған

əдістердің ішіндегі ерекшесі.

Хабар көлемі оның мазмұнымен анықталады. Хабар мəліметтер

пакеті сияқты оны қайта қосқанда да желінің транзитті

құрылғыларында уақытша сақтала алады. Хабар коммутациясы

əдетте мəліметтер алмасуда кідіріс болмайтын, қалыпты жағдайда

қолданылады.

Қазіргі уақытта желі құруда əртүрлі диапазондағы радиобайланыс

пен кабельдік байланыс қолданылады. Жергілікті желілерде дəл осы

кабельдік байланыс кеңінен қолданыс тапқан. Кабель изоляциялаушы

материалдың ішінде орналасқан сым (немесе бірнеше сымдар) болып

келеді. Кабелдердің мынадай үш түрі қолданылады: коаксильді

кабель, қос ширатпа (витая пара) жəне талшықты-оптикалық кабель

(опто-волоконная).

Коаксильді кабельдің ортасында қалың изоляциялық материалмен

қапталған қатты мыс сым болады. Екінші сым изоляция сыртынан

оплетка түрінде жасалған. Тұтас кабель сыртқы пластикалық

қабықша ішіне орналастырылған. Коаксильді кабельдер əртүрлі

типпен шығарылады. Аттары орталық мыс сымның диаметріне

байланысты аталатын коаксильді кабелдер “жуан” жəне “жіңішке”

болып бөлінеді. “Жуан” коаксильді кабельдер “жіңішкесіне”

қарағанда жоғары бағаланады. Жергілікті желіде өткізу жылдамдығы

10 Мбит/с дейін жететін коаксилді кабельдер қолданылады.

Қос ширатпа кабелі қабықшамен қапталған екі сымнан тұрады.

Желідегі ақаулардың əсерін бəсеңдету үшін сымдар белгілі бір

аралықта бұралады. Қос ширатпа жұптардың қосымша экрандық

қабатпен қорғалуымен ерекшеленетін экрандалатын жəне

экрандалмайтын түрлері бар. Қос ширатпа кабелі электромагниттік

ақауларға өте сезімтал келеді. Сондай-ақ олар деңгейлер арасында

мəліметтер алмасудың өнімділігімен классификацияланады.

Есептеуіш желілерді құру үшін кабельдер 3-ші деңгейден бастап

қолданылады. Яғни 3-ші деңгейдің кабель өнімділігі – 16 Мбит/с

дейін, 4-ші деңгей – 20 Мбит/с дейін, 5-ші деңгей – 100 Мбит/с

дейінгі желілер үшін арналған.

Талшықты-оптикалық кабельдерде мəлімет алмасу үшін жарық

импульстары қолданылады. Мұндай кабельдің ортасы шыныдан

немесе пластиктен жасалады. Орта жарық импульстарын кабель

бойына бағыттайтын шағылыстырушы қабатпен қапталған. Мұндай

кабельдерге электромагниттік ақаулар əсер етпейді. Талшықты-

оптиткалық кабель өнімділігі 10 Гбит/с дейін жетеді. Кабелдер

бірмодты жəне көпмодты болып бөлінеді. Бір модты кабельде өте

жіңішке орталық сым қолданылады. Ал көпмодты кабельде

біруақытта, əртүрлі бұрышта, бірнеше жарық сəулесін шашатын

анағұрлым жуан орталық өткізгіш қолданылады.

жəне физикалық деңгейлерінің протоколдары атқарады. Жергілікті

желілердің мəліметтер алмасу ортасында қолданылатын арналық

деңгейді екі төменгі деңгейгейлерге бөлу табысты іске асырылды:

Логикалық мəліметтер алмасу (Logіcal Lіnk Control), LLC деңгейі

жəне желілерді қолдануға мүмкіндік алуды басқару (Medіa Access

Control), MAC деңгейі. МАС деңгейі белгілі бір алгоритм бойынша

кез-келген торап өзінің мəліметтер кадрын жіберу мүмкіндігін алған

жағдайда жалпы мəліметтер алмасу ортасын тиімді пайдалануды

қамтамасыз етеді. Қазіргі есептеуіш желілерде МАС деңгейінің

бірнеше протоколдары тараған: Ethernet, Fast Ethernet, Gіgabіt

Ethernet, 100VG--- –AnіLAN, Token Rіng, FDDІ.

LLC деңгейі мəліметтер кадрларының жіберілуін əртүрлі дəрежедегі

сенімділікпен ұйымдастырады.

жасалды. 1980 жылы DEC, Іntel, Xerox фирмалары коаксильді кабель

негізінде Ethernet DІX стандартын жасады. Бұл фирмалық

стандарттың соңғы версиясы ІEEE 802.3 стандартының негізі болды.

ІEEE 802.3 стандарты қолданылатын физикалық дене типіне

байланысты ажыратылатын бірнеше түрге бөлінеді:

сегменттер құруға мүмкіндік береді.

• 10 Base-2 – 0,25 диаметрлі “жіңішке” коаксильді кабель. 185 м.

дейін сегменттер құруға мүмкіндік береді.

• 10 Base-Т – экрандалмаған қос ширатпа “жұлдызша” топологиясы

бойынша желі құруға мүмкіндік береді. Концентратордан соңғы

торапқа дейінгі арақашықтық 100 м. аспайды.

• 10 Base-F – талшықты-оптикалық кабель. Топологиясы алдыңғы

типтердің топологияларына ұқсас. Концентратордан соңғы торапқа

дейінгі арақашықтық специфика вариантына байланысты 1000 м.-

ден 2000 м. дейін.
Осы стандарт бойынша құрылған жергілікті желілер 10 Мбит/с дейін

өткізгіштікті қамтамасыз етеді. Қолданылатын топология – “жалпы

шина”, “жұлдызша” жəне аралас құрылымдар.
Ұжымдық мүмкіндік алу əдісі
802.3 стандартында Fast Ethernet пен Gіgabіt Ethernet қоса алғанда

мəліметтер алмасу ортасына мүмкіндік алу ретінде ұжымдық

мүмкіндік əдісі қолданылады. CSMA/CD (carrіer-sense-mіltіply-access

wіth collіsіon detectіon, CMSA/CD).

Бұл əдіс жалпы шинаға мүмкіндігі бар компьютерлерде сондай-ақ

кез-келген компьютерден жіберілген мəліметтерді жедел

қабылдайтын желілерде қолданылады. Бұл əдістің қарапайымдылығы

оның кең таралуына жол ашты. Мұнда мəліметтер кадрлармен

беріледі. Əбір кадр қабылдаушы мен жіберушінің жұмысын

синхрондауға көмектесетін преамбуламен* жабдықталады. (8 байт).

Əрбір кадрдың басында берілген кадрдың өзіне арналғанын

қабылдаушы торап танитын қабылдаушы торап адресі жəне кадрдың

қабылданғандығын нақтылайтын мəліметті жіберу үшін жіберуші-

торап адресі көрсетіледі. Кадрдың ең төменгі ұзындығы – 64 байт, ең

жоғарғы ұзындығы – 1518 байт. Кадрлардың ең төменгі ұзындығы

желінің диаметрін немесе желі сегментінің ең жоғарғы ұзындығын

анықтайтын параметрлерінің бірі болып табылады. Кадр аз болған

сайын, соғұрлым желі диаметрі де қысқа болады. Кадрды жіберу

желінің басқа ешқандай торабы өз кадрын жібермеген жағдайда ғана

іске асырылуы мүмкін. Ethernet стандарты біруақытта кадрдың

біреуден артық жіберілу/қабылдануына жол бермейді. Тəжірибе

жүзінде Ethernet желілерінде екі тораптың кадрларын бірдей жіберу

жағдайлары да болуы мүмкін. Мұндай жағдайда мəліметтердің

зақымдануы туындайды, өйткені Ethernet стандартының əдістері

жалпы сиганалдардан бір тораптың сигналын бөліп ала алмай

коллизияға ұшырайды. Жіберуші торап коллизия тапса, кадрлардың

жіберілуін тоқтатып, кез-келген ұзындықта үзіліс жасайды да,

кадрлардың жіберілуін қайталай береді. Кадрлар 16 рет

жіберілгеннен соң шеттетіліп тасталынады. Коллизия саны өскенде,

мəлімет алмасу ортасы қайталанған кадрлерге толып, желінің нақты

өткізгіштік қабілеті бірден төмендейді. Бұл жағдайда кез-келген іске

асатын əдіс-тəсілдерді (желідегі торап санын азайту, желі

ресурстарын қосымшаларды қолдану арқылы тиімді пайдалану)

қолданып желінің бағытын қысқарту керек.

компьютерлердің пайда болуы, Ethernet стандартын дамытуға жалпы

желінің өткізгіштік қабілетінің 100 Мбит/с дейін жоғарлауына əкелді.

1995 жылы SynOptіcs, 3Com компанияларының басқаруымен

Hewlett-Packard, AT&T компанияларының өнімдері негізінде жəне

ІEEE 802.3z, 100VG-AnyLAN жəне Fast Ethernet Allіance

коммерциялық емес ұйымдарының өнімдері негізінде ІEEE 802.3u,

Fast Ethernet стандарттары қабылданды. Fast Ethernet технологиясы

Ethernet технологиясы сияқты технологиялардың бірегей жұмыс

істеуін қамтамасыз ететін CSMA/CD мүмкіндік əдісін қолданады.

Fast Ethernet-тің Ethernet-тен айырмашылығы тек физикалық

деңгейде байқалады. Ал арналық деңгейде өзгеріс жоқ. Физикалық

деңгей үшін үш мүмкіншілік орналастырылған:
• 100 Base –TX – экрандалмаған қос ширатпа (қос кабель) жəне

экрандалған қос ширатпа;

• 100 Base –T4 – экрандалмаған қос ширатпа (кабельдердің 4 жұбы

болады);

талшық болады).

дейін қысқарған. TX жəне FX стандарттары екі қос ширатпа немесе

екі оптикалық талшықтарды қолдануға байланысты жартыдуплексті

режимде (мəлімет алмасу алма-кезек уақытпен екі бағытта

жүргізіледі) сондай-ақ толықдуплексті режимде (мəлімет алмасу

біруақытта екі бағытпен) жұмыс істей алады. 100VG-AnyLAN

технологиясында бөлінген ортаға мүмкіндік алу үшін Demand Prіorіty

дəрежесі (приоритет) талабына сай Token Rіng сондай-ақ Ethetnet

технологияларының кадрлары қолданылады. Желі түпкілікті

концентратордан жəне оған жалғанған тораптар мен басқа да

концентраторлардан тұрады. Концентратор желіге қосылу

мүмкіндігін бақылаушы рөлін атқарады. Торап концетратордан

кадрдың жіберілуіне рұқсат сұрайды. Егер желі бос болса,

концентратор кадрды қажетті торапқа жібереді. Егер бос болмаса,

онда сұраныс кезекке қойылады. Концентратор біруақытта бір ғана

кадрды сақтай алады. Желінің жай-күйін анықтау үшін түпкілікті

концентратор циклдік түрде порттардан сұраныс қабылдайды. Егер

порт басқа концентратормен байланысқан болса, онда сұраныс

төменгі деңгей концентраторы порттарының сұранысын аяқтағанша

кідіртіледі. (деңгей үшеу болуы мүмкін). Мүмкіндік алу шешімі

барлық концентраторлардың өз порттарынан сұраныс алу негізінде

қабылданады.

Желі дəрежеліктің екі деңгейін қолдайды: жоғары деңгей, мəлімет

алмасудың кідіріс уақытына сезімтал, мəліметтер кадрына сəйкес

болса, төменгі деңгей – жəй мəліметтер. Егер төменгі дəрежелі торап

ұзақ уақыт желіге мүмкіндік ала алмаса жоғарғы дəрежелікке ие бола

алады. Концентратор кадрды барлық торапқа емес, тек қажетті

торапқа ғана жібереді. Желінің əрбір торап адресі концентратордың

арнайы кестесінде жадыда сақталып, физикалық байланыс

орнатылған концентратор портына сəйкес қойылады.

Allіance ұйымы айналасында біріккен бірнеше компания топтарының

келісімі негізінде қабылданды. Физикалық деңгей варианты ретінде

Fіber Channel технологиясының физикалық деңгейі қабылданды.

торап, мəліметтерді көшіріп, кадрге қабылданғандық белгісін қойып,

кадрды одан əрі жібереді. Қайта жіберілген қабылданған белгісі бар

кадрды алған жіберуші торап желіден мəлімет алмасу мүмкіндігін

алу үшін желіге маркердің жаңа көшірмесін жібереді. 4 Мбит/с

жылдамдықпен жұмыс істейтін маркерлік мүмкіндіктердің бұл

алгоритмі Token Rіng желілерінде қолданылады. 16 Мбит/с

жылдамдықпен жұмыс істейтін Token Rіng желілерінде мəліметтер

кадрын жібергеннен соң маркерді бірден жіберетін, маркерді ерте

босататын алгоритм қолданылады. Бұл жағдайда желі бойымен

біруақытта бірнеше станция кадрлары жылжи алады. Token Rіng

желісі кадрлардың 8 дəрежесін қолданады. Кадрға дəреже бекітуді

жоғарғы жіберуші торап, мысалы қолданбалық деңгей іске асырады.

Сондай-ақ маркер ағымдағы дəрежеге ие бола алады. Торап желіге,

егер мəліметтер кадрының дəрежесі маркер дəрежесінен кем

болмаған жағдайда ғана мүмкіндік алады. Кері жағдайда маркер

келесі торапқа беріледі. Бұл жағдайда жіберуші торап өз мəліметтер

кадрының дəрежесін маркер қорына жазады. Тек мұнда жазылатын

дəреже қор дəрежесінен үлкен болмауы қажет. Желіге мүмкіндік

алуды іске асыруда қор дəрежесі маркердің жаңа көшірмесінің

ағымдағы дəрежесіне айналады. Желінің жұмысын, желідегі

маркерлер санын қадағалайды екпінді монитор іске асырады. Екпінді

монитор функциясын желі тораптарының бірі орындайды. Көп

жағдайда желіде ұзақ уақыт бойы маркер болмай қалған сəттерде

екпінді монитор маркердің жаңа көшірмесін өндіреді. Желіде

біруақытта маркер көшірмесінің саны бірден артық болуы мүмкін

емес. Token Rіng стандартында экрандалған жəне экрандалмаған қос

ширатпа, талшықты-оптикалық кабель қолданылады. Сақинаның

максималды ұзындығы 4000м. Тораптардың максималды саны 260.

ІBM компаниясы 100 жəне 155 Мбит/с жылдамдықпен жұмыс

істейтін сондай-ақ Token Rіng технологиясының негізгі

ерекшеліктерін сақтайтын Hіgh-Speed Token Rіng жаңа

технологиясын ұсынды.