Тақырып:Компьютерлік ауқымды (глобалдық) желілер. Жоғары жылдамдықты тіректік желілер құру. ICMP, ARP, RARP, DNS хаттамалары

Қысқаша мазмұны:Желілі адаптердің функция, мінездемелері және күйге келтіру параметрлері. Қайталауыштар және концентраторлар. Көпірлер және коммутаторлар арасында желіні структуризациялау. Виртуальды жергілікті желінің технологиясы. Маршрутизация принциптері мен алгоритмдері. Маршрутизацияларды топтастыру және негізгі мінездемелері.

Ірі жергілікті желілер арнаулы құрылымқұрушы құрал – жабдықтарсыз: кабельдерсіз, қайталаушыларсыз, концентраторларсыз, көпірлерсіз және коммутаторларсыз жасала (құрыла) алмайды. Осы құрылғылардың кейбіреулері, яғни қайталауыштар мен концентраторлар сияқты, желінің физикалық конфигурациясының (кескін үйлесімінің) өзгеруі үшін тағайындалған (арналған), басқалары, яғни көпірлер мен комутаторлар логикалық байланыстардың құрылымына әсер етеді.

Көпірлер мен коммутаторлар көмегімен желінің логикалық құрылуы

Желінің логикалық құрылымдануы түйіндер мөлшері аз болатын бөлінген орталарды ұсынатын жалпы ортақ бөлінетін орталардың логикалық сегменттерге бөлінуі болып табылады. Логикалық сегменттерге бөлінген желі сенімді және жоғары дәрежелі өнімді болады. Логикалық сегменттер арасындағы қатынастар көпірлер мен коммутаторлар арқылы ұйымдастырылады.

Бір бөлінген ортадағы желінің кемшіліктері.

10 – 30түйіндерден тұратын аса үлкен емес желілерді құру кезінде бөлінген ортада мәліметтер жіберуді стандартты технологияларды қолдану өте маңызды сапалы болып табылады. Онымен мультимедиялық ақпараттың үлкен көлемдері жіберіледі. 100 және 1000 Мбит/с жылдамдықтағы жоғары жылдамдылық технологиялардың пайда болуы осындай желілерді тасмалдау қызметінің сапасы туралы мәселелерді шешеді.

Аса үлкен емес желі үшін бөлінген орта эфективтілігі келесі қасиеттерден тұрады:

· Түйіндер санын оңай көбейтуге болатын желінің қарапайым топологиясы;

· Желіде алдынғы кадр қабылданғанға дейін жаңа кадр берілмейтіндіктен, коммуникациялық құрылғылар буферінің толып кетуінен кадрлардың жоғалуы болмайды. Бөлінген ортаның логикасы жиі тасымалданатын станциялар жұмысын тоқтата тұрып, кадрлар ағынын реттейді;

· Желелік адаптерлер, қайталығыштар мен концентраторлардың төменгі сапалығын қамтамсыз ететін хаттамалар қарапайымдылығы;

Мыңдаған, жүздеген түйіндерден тұрған күрделі желілер Gigabit Ethernet сияқты жылдам технологиясында да бір бөлінген орта негізінде құрылуы мүмкін болмайды. Бөлінген ортадағы технологиялалар мынандай түйіндер санымен шектеледі. Ethernet типті барлық технологиялар – 1024 түйіндер, Token Ring – 250 түйін, FDDI – 500 түйін 50 – 100 компьютерлерлен тұратын орташа желілердің бір бөлігін ортадағы жұмыс қабілеттілігі төмен болады. Бір бөлінген ортадағы желінің негізгі кемшілігі – бұл бөлінген сегменттің мәліметтерді өткізу бөлігі бір түйінге жетуі қажет болады, бірақ кадр сол берілген түйінге жетпейді ( мысалы, № компьютерлері Ethernet сегментті үшін 10/№ Мбит/с). Оның себебі локальді желінің барлық технологияларында қолданылатын ортаға қааысу әдісінің кездейсоқ сипатында. Желінің түйіндеріне қатаң шарт қоятын әдіс –CSMA/CD қатынас әдісі. Ол детерминирлеу деп аталады және мәліметтерді өткізу мүмкіншілігіне қатты әсер етеді.

1 – суретте р желіні қолдану коэффицентіне байланысты Ethernet, Token Ring және FDDI желілеріндегі мәліметтерді жіберу ортасының қатынас кедергісіне тәуелділігі көрсетілген немесе p – желінің толып кетуі коэффиценті деп аталады. Ескеретін жағдай желіні қолдану коэффицентті трафик қатынасына тең.

1 сурет. Технологияларына арналған мәліметтерді жіберу ортасының қатынас кедергілері.

 

Суретте көрсетілгендей, барлық технологияларға желіні қолдану коэффиценттін өсірген кезде қатынас кедергі өлшемдері де өспелі болады, Ethernet – технологиясы үшін – 40 – 50 %, Token Ring тасымалдауы үшін – 60-%, FDDI - 70 %.

Желіні қолдану коэффицентті қауіпті шегіне жете бастаған кезде түйін сандары қосымша түйіндерінде функцияланатын типтерге байланысты болады. Егер Ethernet желісі үшін 30 түйін қалыптасты сан болса, онда қазіргі кездегі мәліметтердің көлемді файлдарын көшіретін мультимедиялық қосымшалар үшін бұл цифрларды натуралдық немесе имитациялық тұрақтылау керек.

Ethernet желісінің пайдалы мәліметтерді өткізу мүмкіндігіндегі коллизия мен кедергілердің әсері 2 суретте көрсетілген.

 

2 – сурет.

Желіге 50% - ға дейін мәліметтерді жүктегенде Ethernet технологиясы бөлінген сегментте соңғы түйіндермен тасымалданатын трафикті жіберу жұмысын қалыпты атқара алады. Бірақта трафикті тасымалдайтын түйіндер интенсивтілігі жоғарланған кезде желі жұмысының нәтижесінде коллизия пайда болатын кадрларды қайталап жіберіп, әрекеті бұрыс (дұрыс емес) болады.

Желіні қолдану коэффиценті 1 болғанда, тасымалданатын трафиктің интенсивтілігі жоғары мөлшеріне жеткен кезде кадрлардың соқтығысу ықтималдылығы коллизия туғызып, жоғарлайды. Сондықтан желі қолданушыға пайдалы ақпарат жіберуді тоқтатып, коллизияны өңдеп «өзіне » жұмыс жасайды.

Бұл эффект іс – тәжірибе жүзінде белгілі және имитациялық модельдеу жолымен зерттелген, сондықтан Ethernet сегменттерін жүктеудің керегі жоқ. Желіні басқару жүйелерінде Ethernet желісіндегі жүктеу коэффицентінің индикаторы үшін негізгі бастапқы шекара автоматты түрде 30 % өлшемінде орнатылады. Ethernet технологиясы бөлінген сегменттің мәліметтермен толып кеткендігіне өте сезімтал, ал басқа технологиялар осы эффект әсерінен құтыла алмай жүр, сондықтан бөлінген сегменттің мәліметтермен қалыпты толып кеткен жағдайда коллизияның пайда болуымен және қатынастың ұзақ уақыт күтімен байланысқан шектеулер өте қауіпті болып табылады.

Графиктің тасмалданатын станцияларының интенсивтілігі өзгерген жағдайда эфективті жұмыс істей алатын орта мөлшерді желіні бір бөлінген ортада құру өте қиын. Сонымен қатар бөлінген орталарды қолдану кезінде желіні жобалаушы желінің максимальды өлшемдерінің шектеулі ұзындықтарымен соқтығысады, тек қана FDDI технологиясында ұзындықтары оншақты километрлермен өлшенетін жергілікті желіні құру мүмкіндіктері бар .

Желінің логикалық құрылымдаудың жетістіктері

Бір бөлінген ортаны қолдануда пайда болған мәселерді желіні бірнеше бөлінген ортаға бөліп шешуге болады және желінің жеке сегменттерін көпірлер, коммутаторлар мен маршрутизаторлар сияқты құралдарымен байланыстыруға болады (3-сурет).

Жоғарыда көрсетілген құрылғылар осы кадрларда орналасқан тағайындау адрестеріне талдап, бір порттан екінші портқа кадрларда жібереді. Коммутаторлар мен көпірлер концентратор негізінде құрылған желілер арасында мәлеметтерді жіберу операциясын орындайды, олар бірнеше бөліктерге бөлінген және олар маршрутизатор мен коммутаторлар немесе көпірлер портына қосылған.

Сонымен қатар желі логикалық сегменттерге немесе логикалық құрылымдануға бөлінеді. Логикалық сегмент біріккен бөлінген ортаны ұсынады. Желінің логикалық сегменттерге бөлінуі өңделінген сегменттерден өтетін мәліметтердің толысып кетуі шығыс желі сынақтан өткен мәліметтердімен талысып кетуіне қарағанда аз болады.

Осыған орай орталардың бөлінуінен зиянды эффектілер кемиді рұқсатты күту уақыты кемиді, ал Ethernet желілерінде каллизия интенсивтілігі төмендейді.

Осы эффектінің иллюстрациясы үшін 4 суретті қарастырайық. Онда көпірмен байланысқан 2 согмент көрсетілген. Сегменттер ішінде қайталығыштар бар. Желіні сегменттерге бөлмес бұрын желі түйіндерімен тасмалданатын трафик ортақ болады және желіні қолдану коэффицентін анықтау кезінде есептеледі. Cij арқылы i түйіннен j түйінге кететін трафиктің орташа интенсивтілігін анықтасақ, онда сегменттерге бөлінбей тұрған кезде желі жіберетін қосынды трафик C∑=∑Cij - ге тен (қосынды барлық түйіндер бойынша жүргізіледі деп есептейік) .

Желіні сегменттерге бөлінгеннен кейін әрбір сегменттің (жүгі) іс - әрекеті өзгертіледі. Оның есептегенде ішкі сегментті трафикті ғана ескеру қажет, сонымен қатар онда бір сегменттің түйіндер арасында циркулденетін кадрлар трафиктері мен сегмент аралық трафиктер бар, олар берілген сегмент түйінінен басқа сегмент түйініне бағытталады.

Мысалы, S1 сегменті Cs1+CS1-S2- ге тең, мұнда Cs1 – S 1 сегменттінің ішкі трафигі, ал CS1-S2 – сегментаралық трафик. S1 сегменттінің атқаратын қызметі төмендегенін көрсету үшін желіні сегменттерге бөлінбей тұрғанға дейінгі жалпы атқаратын қызметін мынандай формада ұсынуға болады: С∑= СS1+СS1-S2+СS2, ал S1 сегменттің атқаратын қызметі желіні бөлінгеннен кейін С∑ - СS2 – тең, яғни оның өлшемі S2 сегменттінің ішкі трафигінің мөлшнріне кемиді. Сегменттің атқаратын қызметі кемігендіктен 1 және 2 суретте көрсетілген графикке сәйкес сегменттегі кедергілер кемиді, ал сегменттің мәліметтерді өткізудің пайдалыф мүмкінділігі ортақ және бір түйіннен өтетін мәліметтердің өту мүмкіндігі өсті.

Жоғарыда айтылғандай желіні логикалық сегменттерге бөлу жаңа сегменттердің атқаратын қызметін әрқашанда кемітеді. « Әрқашанда » сөзі желі сегменттерге бөлінген кезде сирек болады дегенді білдіреді, ал әрбір сегменттің ішкі трафигі нөлге тең, яғни барлық трафик сегментаралық болып табылады.

4 –суретте көрсетілген мысал, S1 сегменттің барлық компьютерлері S2 сегменттінің компьютерлеріндегі мәліметтермен алмасады дегенді білдіреді. Кәсіпорындағы іс – тәжирибеде ортақ міндеттерді орындайтын қызметтерге қатысты компьютерлер тобын белгілеуге болады. Бұл кәсіпорынның басқа құрылымды бөлімшесінің бөліміндегі немесе бір жұмыс тобындағы қызметкер болуы мүмкін. Кейбір жағдайларда оларға бөлімдерінің желі ресурстарына немесе қашықтағы ресурстарға рұқсат керек. Желіні трафиктің 80% локальді ресурстарға, ал 20% қашықтағы ресурстарға жүгінетін сегменттерге бөлуге болады, бірақ қазіргі таңда 50 –де 50% - да тасымалданады, сонда да ішкі сегменттер 20 – да 80% болады.

Көптеген күрделі ірі желілер көпірлер және маршрутизаторлар арқылы ішкі желілер қосылатын жалпы магистральды құрылым негізінде өңделеді. Бұл ішкі желілер әртүрлі бөлімдерге қызмет көрсетеді. Ішкі желілер жұмыс топтарына қызмет көрсету үшін арналған сегменттерге бөлінуі мүмкін.

Жалпы алғанда, желіні логикалық сегменттерге бөлу мәліметтерді қорғау дәрежесін жоғарлата отырып желі икемділігі мен өнімділігін жоғарлатады, сонымен қатар желі басқару жұмысын жеңілдетеді.

Сегментация желі икемдігін жоғарлатады. Желіні ішкі желілер жиынтығы ретінде құру кезінде, әрбір ішкі жүйе бөлім немесе жұмыс топтарының спецификациялық талаптары бойынша адаптациялануы мүмкін. Мысалы, бір ішкі жүйеде Ethernet технологиясы мен Net Ware ОЖ ал басқасында Token Ring және ОS-400 технологиялары қолдануы мүмкін. Екі ішкі желінің қолданушыларында көпірлер, коммутаторлар мен маршрутизаторлар сияқты желі аралық құралдар арқылы мәліметтермен алмасу мүмкіндігі бар. Желіні логикалық сегменттерге бөлу процесін ішкі желілерде бар модульдерден үлкен желіні құру процесі ретінде қарастыруға болады.

Ішкі желілер. Мәліметтер қауіпсіздігін жоғарлатады. Қолданушыларды желінің әртүрлі физикалықсегменттерге қосу кезінде анықталған қолданушылардың басқа сегменттер ресурстарына рұқсат жас бермеуге болады. Көпірлерде, коммутаторлар мен маршрутизаторларда әртүрлі логикалық сүзгілерді орнату арқылы ресурстарға қатынау мүмкіндігін бақылауға болады.

Ішкі желілер желіні басқаруды жеңілдетеді. Трафикті төмендету мен мәліметтер қауіпсіздігін жоғарлату желіні басқарудың жұмысын жеңілдету болып табылады. Көп жағдайда мәселелер сегмент ішінде туындайды. Құрылымданған кабельдік жүйедегі сияқты бір ішкі желінің мәселесі басқа ішкі желіге әсерін тигізбейді. Ішкі желілер желіні басқарудың логикалық домендерін құрастырады.

Желілер 2 деңгейде жобалануы керек: физикалық және логикалық. Логикалық жобалауда ресурстардың орналасқан орны, логикалық сегменттерде осы ресурстарды топтау тәсілдері мен қосымшалар анықталады.

Дәріс