Жергілікті желі хаттамаларының сипаттамасы және стандарттар құрылысы

Дәріс № 7  Жергілікті желі хаттамаларының сипаттамасы және стандарттар құрылысы.

 

1. Хаттамалар стектері

Хаттамалар - желінің функциональдық элементтерінің бір-бірімен қатынас жасау ережелері. Функиональдық элементтер ролін әртүрлі құрылғылар және де программалық модульдер атқара алады. Сол себепті ақпараттық және программалық интерфейстер қарастырылады.

Желіаралық қарым-қатынасты ұйымдастыру үшін жеткілікті әр түрлі деңгейдегі келісілген хаттамалар жиынын хаттамалар стекі деп аталады. Жоғарыда жатқан деңгейлермен өзара қарым-қатынас үшін әрбір деңгей үшін функция-сұраныстар жиыны анықталады, ол интерфейс деп аталады. Екі машина арасындағы қарым қатынас ережелері әрбір деңгейлер үшін процедура теру түрінде суреттелуі мүмкін, оны хаттама деп атайды.

Желілерде кең қолданылатын хаттамалар стекі көп. Бұл стектер халықаралық және ұлтық стандарттар болып табылады, және құрылғылары танымал болған фирмалардың фирмалық стектері болады. Кең танымал хаттама стектеріне Novell фирмасының IPX/SPX стекі, интернет және де басқа көптеген желілерде қолданылатын TCP/IP стекі, стандарт боыйнша халықаралық ұйымның OSI стекі, Digital Equipment корпорациясының  DECnet стекі және тағы басқалары мысал бола алды.

Хаттамалар стекі үш деңгейде дамиды:

• желілік;
• транспорттық;
• қолданбалы.     

Желілік хаттамалар

Желілік хаттамалар төмендегідей қызметтер көрсетеді:

• ақпараттарды адрестеу және маршрутизациялау
• қате барын тексеру
• қайталап жіберуге сұраныс және нақты желілік ортада қарым-қатынас ережесін қондыру.

Төменде кең таралған желілік хаттамалар көрсетілген.

• DDP (Datagram Delivery Protocol)- дейтаграмды жеткізетін хаттама). Apple Talk-те қолданылатын Apple мәліметтерін жіберу хаттамасы. 
• IP (Internet Protocol - Internet - хаттамасы). Маршутизатция туралы ақпарат пен адрестік ақпаратпен қамтамасыз ететін TSP-IP хаттама стекі.
• IPX  NWLink(Internetwork Packet eXchange - желі аралық  пакеттер алмасу). Пакеттерді маршутизатциялау және бағыттау үшін қолданылатын Novel NetWare пртоколы.
• NetBEUI(NetBIOS Extended User Interface - енгізу шығару базалық желілік жүйедегі кеңейтілген қолданушы интерфейсі). IBM және Microsoft бірігіп жасаған, бұл хаттама NetBIOS-қа арналған транспорттық қызметті қамтамасыз етеді.

Транспорттық хаттамалар

Транспорттық хаттамалар компьютерлер аралық мәліметтерді сенімді жеткізу қызметін атқарады. Төменде танымал транспорттық хаттамалар көрсетілген.

• ATP(Apple Talk Protocol-Apple Talk транзакционды хаттамасы) және NBP(Name Bindiang Protocol) –атауларды біріктіру хаттамасы).  Apple Talk сеаныстық және транспорттық хаттамалары.
• NetBIOS(енгізу шығарудың базалық желілік жүйесі) NetBIOS компьютер аралық  жалғауды орнатады, ал NetBEUI осы байланысқа арнап мәліметтерді жіберу қызметін көрсетеді.
• SPX  (Sequenced Packet eXchange –пакеттермен тізбектей алмасу) NWLink. Novel NetWare мәліметтерді жеткізуді қамтамасыз ету үшін қолданылатын хаттама.
• TCP (Transmission Control Protocol – жіберуді басқару хаттамасы). Мәліметтерді сенімді жеткізуге жауап беретін TCP/IP стек портоколы.

Қолданбалы хаттамалар

Қолданбалы хаттамалар қосымшалардың өзара әрекеттесуіне жауап береді. Төменде көп қолданылатын қолданбалы хаттамалар келтірілген:

• AFP (Apple Talk File Protocol - Apple Talk файлдық хаттамасы). Macintosh файлдарын  қашықтықтан басқару хаттамасы.
• FTP(File Transfer Protocol – файлдарды жіберу хаттамасы). Файлдарды жіберу бойынша қызмет көрсетуді қамтамасыз ету үшін қолданылатын TCP/IP стек хаттамасы.
• NCP (NetWare Core Protocol – NetWare базалық хаттамасы). Novel NetWare клиенті қабықшалары және редиректорлары.
• SNMP(Simple Network Management Protocol –желіні басқарудың қарапайым хаттамасы).  Желілік құрылғыларды бақылау және басқару үшін қолданылатын TCP/IP стек хаттамасы.
• HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) – гипертекстті және басқа хаттамаларды жіберу хаттамасы.

2. Стандарттар спецификациясы

Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE802 cпецификациясы  желінің физикалық компоненттерге  арналған  стандарттарды анықтайды. Бұл компоненттер- OSI үлгісінің физикалық  және каналдық деңгейіне жататын  желілік карта (Network Interface Card-NIC) және  желілік тасымалдаушы (network media). IEEE802 спецификациясы адаптердің байланыс каналына қол жеткізу механизмін және деректерді жіберу механизмін анықтайды. IEEE802 стандарттары каналдық деңгейді екіге бөледі:

• Logical Link Control(LLC)- логикалық байланысты басқаратын ішкі деңгей
• Media Access Control(MAC)- құрылғыларға қол жеткізуді басқаратын ішкі деңгей.

IEEE 802 спецификациясы 12 стандартқа  бөлінеді:

802.1 Стандарты (Internetworking-сеттерді біріктіру) МАС деңгейінде желінің басқару механизміне тапсырма береді. 802.1 бөлімінде негізгі ұғымдар және анықтамалар, жергілікті желіге ортақ мінездемелер мен талаптар, сонымен бірге логикалық адрес олардың физикалық адресіне және  керсінше өзгеруі мүмкін болатын каналдық деңгейдегі бағыттардың өзгерісі келтіріледі.

802.2 Стандарты (Logical Link Control-логикалық байланысты басқару) OSI моделі  каналдық деңгейде  LLCішкі деңгейінің жұмыс істеуін анықтайды. LLC ортаға және желілік деңгейге қол жеткізу әдістері арасындағы интерфейсті қамтамасыз етеді.

802.3 Стандарты ( Ethernet Carrier Multiple Access with Collision Detection-CSMA/CD LANs Ethernet- әкелушіні тексерумен және қайшылықтарды анықтаумен Ethernet желісіне көптеген қол жеткізушілік ) шиндік топологияны және әкелушіні қадағалау мен  қайшылықтарды анықтаумен ұжымдық қол жеткізуді қолданатын желі үшін физикалық деңгей мен  MAC ішкі деңгейін анықтайды. Бұл әдістің прототипі қол жетімді әдісі Ethernet стандарты(10BaseT, 10Base2, 10Base5). Қол жетімді әдіс CSMA/CD. 802.3 сонымен қатар Fast Ethernet (100BaseTx, 100BaseFx, 100BaseF1) технологиясын қосады. 

100Base-Tx- екіжұпты өрілген жұп. MLT-3 әдісі  5 биттік 4B/5B өрілген жұбы  сигналдарын беру үшін қолданылады, сонымен қатар порттың жұмыс  тәртіптерін таңдауға автошарттасулар (Auto-negotiation) болады. 

100Base-T4-төртжұпты өрілген жұп. 4В/5B кодтау әдісінің орнына 8В/6В әдісі  қолданылады.

100Base-Fx – көпмодалы оптоталшықтық . Бұл спецификация көп жылдар  бойы FDDI стандартында қолданылатын  жақсы тексерілген кодтау схемасы  мен оптикалық  сигналдарды жіберу негізінде жартылай дуплексті және  толықдуплексті режимінде көпмодалы оптоталшық бойынша  Fast Ethernet хаттамасы жұмысын анықтайды. Әрбір түйін желімен қабылдағыштан(Rx) және хабарлағыштан(Tx) жүретін екі оптикалық талшықпен байланысады.  

Бұл қолжетімді әдіс жалпы шиналы желілерде қолданылады(радиожелі). Осындай желідегі компьютерлар тікелей ортақ шинаға қолжетімді болады, сондықтан ол желінің кез-келген екі түйіні арасында деректерді жіберу үшін қолданылуы мүмкін. Схеманы қосудың қарапайымдылығы- Ethernet стандартының жетістігін анықтаған факторлардың бірі. Барлық станциялар қосылған кабель ұжымдық қолжеткізу режимінде жұмыс жасайды (multiply access – MA).

CSMA/CD қолжетімді әдісі желідегі  барлық станциялардың дұрыс жұмыс  істеуіне кепілдік беретін негізгі мерзімдік және логикалық арақатынастарды анықтайды.

Желі арқылы берілетін барлық мәліметтер нақтылы құрылымдар кадрында орналасады және сирек кездесетін анықтау станциясының бірегей адресімен  жабдықталады. Содан кейін кадр кабель бойынша беріледі. Кабелге қосылған барлық станциялар кадрдын жіберілу фактын анықтай алады, және кадр тақырыбында өз адресін таныған станция өзінің ішкі буферіне ішіндегісін жазады, алынған деректерді өңдейді және кадр-жауап кабелі бойынша жібереді.  Сонымен бірге жіберуші-станция адресі бастапқы кадрға кірген, сондықтан алушы-станция кімге жауап жіберетінін біледі.

802.4 Стандарты (Token Bus LAN- Token Bus –тың локальдық желі) маркердің берілуімен шинаға қолжетімді әдісті анықтайды, прототипі –ArcNet.

ArcNet құрылымына қосылу кезінде шина немесе жұлдызша топологиясы қолданылады. ArcNet адаптері  Token Bus қолжетімді әдісін қолдайды және 2.5 Мбит/с өнімділігін қамтамасыз етеді. Бұл әдіс келісі ережелерді қарастырады:

• Желіге қосылған барлық құрылғылар тек қана жіберуге рұқсат болған кезде ғана мәліметтерді жібере алады;
• Кез- келген уақытта тек қана желідегі бір станция осындай құқыққа ие болады.
• Бір станцияда берілетін кадр бір уақытта барлық желідегі станциялармен талданады.

ArcNet желісінде мәліметтерді жіберудің  асинхронды әдісі қолданылады.  Ethernet және Token Ring желісінде синхронды әдісі қолданылады.

802.5 стандарты (Token Ring LAN- Token Ring–тың локальдық желісі) маркердің берілуімен сакинаға қолжетімді әдісті анықтайды, прототипі Token Ring.

Token Ring стандарты желілері сондай-ақ Ethernet желілері сияқты барлық станцияларды сақина желісінде біріктіретін кабель кесінділерінен тұратын бөлінген мәліметтерді жіберу ортасын қолданады. Сақина ортақ бөлінетін қор ретінде қарастырылады, станциялардың жіберу кезінде сақинаны пайдалану құқысы анықталған реттеуде негізделген. Сақинаны пайдалану құқысы маркер немесе токен деп аталатын арнайы форматтағы кадр көмегімен беріледі.

802.6 стандарты ( Metropolitan Area Network- қалалық желілер) аймақтық желілер үшін ұсыныстарды сипаттайды.

802.7 стандарты (Broadband Technical Advisory Group- толықтай хабарлау жіберілуі бойынша техникалық консультациялық топ ) кеңжолақты желілік технология,  тасымалдаушылар, интерфейс және құрылғылар бойынша ұсыныстарды сипаттайды.

802.8 стандарты (Fiber Technical Advisory Group- оптоталшық желілер бойынша техникалық консультациялық топ) 802.3-802.6 желісіндегі оптикалық кабелдерден қолдануды талқылаудан, сондай-ақ оптоталшықты желілік технология, тасымалдаушылар, интерфейс және құрылғылар бойынша ұсыныстардан тұрады, прототип – FDDI(Fiber Distributed Data Interface) желісі.

FDDI стандарты оптоталшықты кабельді  қолданады және маркерді қолдануға  қолжетімді.  FDDI желісі екі оптоталшықты  сақина негізінде құрылады, желі тораптары арасында деректерді жіберу кезінде біреуі негізгі, екіншісі қосалқы жолды білдіреді. Екі сақинаны қолдану- бұл  FDDI желісінің тоқтамаушылықтарын жоғарылатудың ең негізгі әдісі және оны пайдаланғысы келген торабтар екі сақинаға да қосылып тұрулары керек. Желінің жылдамдығы 100 Мс/с дейін. Осы технология 100 км қашықтық арасында 500 торабқа дейін қосуға мүмкіндік береді.

802.9 Стандарты (Integrated Voice and Data Network- дыбыс пен мәлімет жіберудің  интегралданған желісі) архитектура және интерфейс құрылғысы бірдей уақытта мәліметтермен дыбыстарды бір желі арқылы жіберуді береді, сонымен қатар бір желі ортасында дыбыстық трафик пен мәліметтер трафигін біріктіретін гибритті желі бойынша ұсыныстан тұрады.

802.10 Стандартта (Network Security-желілік қауіпсіздік) OSI моделімен үйлесімді  желілік архитектурада мәліметтерді айырбастау, шифрлеу, желілік басқару және қауіпсіздікті қамтамасыз ету сұрақтары қарастырылған. 

802.11 Стандарты (Wireless Network - сымсыз желісі) сымсыз желісін қолдану  ұсынысын сипаттайды .

802.12 Стандарты жылдамдығы 100 Мбит/с болатын 100VG-AnyLAN желісін  қолданудағы ұсынысты және сұраныстар кезегі мен приоритеті бойынша жіберу әдісін сипаттайды.(Demand Priority Queuing-DPQ, Demand Priority Access-DPA).

100VG технологиясы- бұл 100 Мбит/с өткізу жылдамдығы бар Ethernet және  Token-Ring комбинациясы, экрандалмаған өрілген жұп кабелімен жұмыс істейді. 100VG спецификациясында волоконды-оптикалық кабелдік жүйелерді қолдау қарастырылады. 100VG технологиясында сауалдарды приоритетпен  өңдеу  қолжетімді әдісі қолданылады. Бұл жағдайда желілік торабтарға бірдей қолжетімділік құқысы беріледі. Концентратор әрбір портты сұрайды және жіберуге сұраныс бар ма екенін тексереді, содан кейін  приоритетіне сәйкес бұл сұранысты орындайды. Приоритеттің екі деңгейі бар - жоғары және төмен. 

 

Мәліметті жіберудің физикалық ортасы

Байланысты ұйымдастыру үшін желіде төмендегідей түсініктер қолданылады:

• Байланыс кабелі;
• Байланыс жолы;
• Байланыс каналы.

Байланыс кабелі — бұл электротехникалық өндірістің ұзын өлшемді бұйымы. Байланыс кабелі мен басқа элементтерден(монтаж, крепеж, кожухи и т.д.) байланыс жолы тұрғызылады. Жолды жүргізу өте маңызды жұмыс. Жол ұзындығы бірнеше метрден мыңдаған км созылуы мүмкін. Жүргізілген жолдан байланыс каналы ұйымдастырылады.

1. Кабельдер түрі және құрылымдық  кабелдік жүйелер

Кабель түрлері: коаксиальды кабель, экрандалған және экрандалмаған негіздегі -өрілген жұп кабелі және оптоволоконды кабель.

Мәліметті жіберудің ортасы ретінде  әртүрлі жиіліктегі электромагнитті толқындар – КВ, УКВ, СВЧ қолданылады. Бұл ЛЕЖ-де кабель жүргізуге болмайтын жағдайда қолданылады. Глобальды каналды құру үшін бұл орта жиі қолданылады – спутниктік байланыс каналы және СВЧ диапазонындағы тікелей көру кеңестігінде істейтін жер үстіндегі радиорелейлік каналдар осында құрылған.

Өрілген жұп кабельдері Ethernet желісінің барлығында дерлік қолданылады. Өрілген жұп кабелі қорғаныс қабықшаның ішінде изоляцияланған екі өрілген (скуреченный) мыс сымнан тұрады. Сымдардың өрілуі электрлік кедергілерден (помехтерден) сақтайды, бір кабельдің құрамында өрілген жұптар көп болған сайын, соғұрлым кедергілер де болады. Сымдырды шиыршықтау кабель бойымен сигналдарды таратуда кедергілерді азайтады, ал экрандалған өрілген жұп сигналдардың кедергіден сақтандыруын одан сайын күшейтеді.

Коаксиальды кабель күнделікті көріп жүрген теледидарлар да қолданылатын бәрімізге аян. Дегенмен, толық тоқталайық: коаксиальды кабель изоляцияланған мыс (одножильный немесе многожильный) сымнан тұрады. Ол изоляцияның сыртынан да тоқылған немесе фольга металл жүреді және оны экран деп атайды. Экранның сыртынан тағы бір қабат изоляция жүреді. Коаксиальды кабельдер мәліметтерді 10 Мбит/с жылдамдықпен 185-тен бастап 500 метрге дейінгі қашықтықта жібере алады. Олар жуан және жіңішке болып бөлінеді.