Mavzu: Paket va kanallarni kommutatsiyalash Reja: Paket va kanallarni kommutatsiyalash. Paketlar kommutatsiyalanadigan tarmoqlar

Paketlar kommutatsiyalanadigan tarmoqlar.

Asosi paketlarni kommutatsiyalash bо„lgan tarmoqlar nisbattan yoshdir, ular birinchi global tarmoqlar ustida olib borilgan tajribalar natijasida 60 yillar oxirida paydo bо„lgan.

Paketlar kommutatsiyalanadigan tarmoqlar xuddi kanallarni kommutatsiyalanadigan tarmoqlar kabi jismoniy aloqa yо„llari bilan ulangan kommutatorlardan tashkil topgandir. Biroq bu tarmoqlarda axborotlarni uzatish butunlay boshqacha amalga oshiriladi. Masalan, u axborotlarni uzatish uchun bu axborotlar uzatiladigan yо„l bо„ylab aloqa yо„lini zaxiralash xaqida qayg„urmasdan va ta‟lab etilgan о„tkazish xususiyatini kafolatlamasdan xam axborotni qabul qila oladi. Paketlar kommutatsiyalanadigan tarmoqlar о„z abonenlari uchun oldindan aloxida, faqat ular uchun ajratilgan aloqa kanallarini yaratmaydi. Axborotlar ushlanishi mumkun va xatto yо„lda yо„qolishi xam mumkun. Paketlar kommutatsiyalanadigan tarmoqlar bundek tartibsizlikda va noaniqlikda qanday qilib axborotlarni uzatishdek muxum vazifani bajara oladilar?

Paketlar kommutatsiyalanadigan tarmoqlarni ishlashining muxum tamoili, tarmoqdan uzatiladigan axborotni bir – biridan ajratilgan axborotlar bо„lagida xavola qilishdan iborat, uni paketlar (shu bilan bir qatorda ularni yana “kadr”, “freym”, “yacheyka” atamasi bilan xam nomlanadi) deb nomlanadi.

Paket sarlovxa bilan ta‟minlangan, unda borishi kerak bо„lgan manzil va boshqa qabul qiluvchiga yetqazish uchun ishlatiladigan yordamchi axborotlardan (axborotlar maydonining uzunligi, nazorat yig„indisi va xokazolar) tashkil topgan bо„ladi.

Paketlarni kommutatsiyalash texnologiyasining aniq bir muxitga joriy etilishiga qarab paketlar qayd qilingan yoki о„zgaruvchan uzunlikka ega bо„lishi mumkun, shuningdek paket sarlovxasida joylashgan axborot tarkibi xam о„zgarishi mumkun. Masalan, ATM texnologiyasida paketlar (unda yacheyka deb ataladi) qayd qilingan uzunlikka ega, Ethernet texnologiyasida esa paketni (kadrni) faqat minimal va maksimal bо„lishi mumkun bо„lgan uzunligi о„rnatilgan.

Paketlar kommutatsiyalanadigan tarmoqlarda axborot oqimi bо„lib, umumiy belgilar tо„plami bilan birlashgan, ularni umumiy tarmoq trafigidan ajratib turuvchi paketlar jamlamasiga aytiladi. Kо„pincha oqim belgisi sifatida axborotni jо„natiladigan manzili xizmat qiladi. Shundek qilib, bitta manzilga yо„naltiriladigan barcha paketlar oqimni tashkil qiladi.

Kanallarni kommutatsiyalanadigan tarmoqlaridagi kabi paketlarni kommutatsiyalanadigan tarmoqlarda xam xar bir oqim uchun qо„lda yoki avtomatik ravishda yо„nalish aniqlashtiriladi, ular kommutatorlarda saqlanuvchi ulanishlar jadvalida qayd qilinadi. Paketlar kommutatorlarga kelgach, sarlovxasidagi axborotga asosan va ulanishlar jadvaliga asosan ishlov beriladi va u yoki bu yо„nalish bо„yicha yо„naltiriladi (1.29-chizma).

² Коммутациялаш тармоғи

7

3

1

1.29-chizma. Tarmoqda axborotlarni paket kо„rinishida uzatish.

Bitta oqimga yoki boshqa turli axborot oqimlariga tegishli bо„lgan paketlar tarmoqdan uzatilayotganda о„zaro “aralashib” ketishi mumkun, navbatlar xosil qilishi mumkun va bir-birini “tormozlashi” mumkun. Paketlarning yо„lida turli о„tqazish xususiyatga ega bо„lgan aloqa yо„llari uchrashi mumkun. Bir kun va tun davomida aloqa yо„lining yuklanganlik darajasi xam о„zgarishi mumkun. Bunday sharoitda bitta oqimga tegishli bо„lgan paketlar tarmoq bо„ylab turli tezlikda xarakatlanadigan xol bо„lib qolishi mumkun va xatto belgilangan joyga paketlar jо„natilgan tartibda kelmasligi xam mumkun.

Axborotlarni paketlarga ajratish tekis bо„lmagan kompyuter trafigini kanallarni kommutatsiyalanadigan tarmoqlarga qaraganda ancha samarali uzatishi mumkun. Bu quyidagicha tushuntiriladi, aloxoda kompyuterlardagi trafikni tebranishi tasodifiy xolat bо„lib va ular vaqt bо„yicha taqsimlanganda chо„qqilari qо„pincha bir-biriga duch kelmaydi. Shuning uchun aloqa yо„li kо„p sonli oxirgi tugun trafigini uzatayotganda, jamlangan oqimda tebranishlar tekislashadi va uning о„tkazish xususiyati ancha samarali ishlatiladi, uzoq vaqt bо„sh turib qolmasdan. Bu jaroyon 1.30-chizmada namoyish etilgan, unda tarmoqqa 3, 4 va

10 oxirgi tugunlardan kelayotgan bir xil bо„lmagan paketlar oqimi kо„rsatilgan (1.29-chizmaga qaralsin). Faraz qilaylik, bu oqimlar 8 kommutator yо„nalishi bо„yicha uzatilmoqda deb, demak, 5 va 8 kommutatorlari о„rtasidagi aloqa yо„lidan oqimlar о„tishida bir-biri bilan ustma-ust tushadi. Natijada xosil bо„ladigan jamlangan oqim uni tashkil etuvchi aloxida oqimlarga qaraganda ancha bir tekisda bо„ladi.

3. 
   тугундан оқим 5- коммутатор томонга
   
   
4. 
   тугундан оқим 5- коммутатор томонга
   

10- тугундан оқим 5- коммутатор томонга

5- коммутатордан жамланган оқим 8- коммутатор томонга
1.30-chizma. Paketlarni kommutatsiyalash tarmoqlarida trafikni tekislash.

2. Paketlarni buferlashtirish.

Paketlarni kommutatsiyalanadigan tarmoqlarda axborotlarni xarakatlanishining noaniqligi va asinxronligi bundek tarmoqlardagi kommutatorlarning ishlashiga aloxida talablar qо„yilishini talab etadi.

Paketli kommutatorlarning (paketlarni kommutatsiyalovchi tarmoqlardagi kommutatorlarini “paketli kommutatorlar” deb ataymiz) kanallarni kommutatsiyalovchi tarmoqlardagi kommutatorlardan asosiy farqi, ular paketlarni vaqtincha saqlash uchun ichki bufer xotirasiga egadir.

Kommutator uchun uning interfeyslariga ulangan buferlar aloqa yо„liga axborotlarni uzatish tezligini moslashtirish uchun kerak bо„ladi. Xaqiqatan, qandaydir vaqt davomida biror aloqa yо„lidan paketlarni kelish tezligi u paketlar yо„naltirilishi kerak bо„lgan aloqa yо„lining о„tqazish xususiyatidan ortib ketsa, u xolda paketlarni yо„qotishdan saqlanish uchun interfeysda chiqish navbatini maqsadli tashkil qilish zarur (1.31-chizma).

Коммутацияловчи блок

Кириш буфери

Чиқиш буфери
Кириш буфери
Чиқиш буфери
Кириш буфери
Чиқиш буфери

Навбат-

1.31-chizma. Kommutatordagi buferlar va paketlarning navbati.
Buferlashtirish shuningdek paketli kommutatorga paketlarni kelish tezligi bilan ularni kommutatsiyalash tezligini moslashtirish uchun xam zarur. Agarda kommutatsiyalash bloki paketlarga ishlov berib ulgurmasa (sarlovxalarni taxlillash va paketlarni kerakli interfeysga tashlash), u xolda kommutator interfeyslarida kirish navbatlari xosil bо„ladi.

Kommutatorlarda buferlarning sig„imi chegaralangan bо„lgaligi uchun ba‟zida bir necha axborot oqimlarining tebranish davri ustma–ust tushishi sababli tarmoqning vaqtincha yuklamasi ortishi tufayli buferlarni tо„lishi natijasida paketlar yо„qolishi sodir bо„ladi. Paketlar kommutatsiyalanadigan tarmoqlar uchun paketlarning yо„qolishi oddiy xoldir va bunday yо„qotishlarni bartaraf etish uchun ushbu tarmoq texnologiyasida qator maxsus mexanizmalar inobatga olingan.

Paketli kommutatorlar paketlar xarakatlanishining uchta usulidan birining asosida ishlashi mumkun:

• 
  deytagrammali uzatish;
  
• 
  mantiqiy ulanishni о„rnatish orqali uzatish;
  
• 
  virtual kanalni о„rnatish orqali uzatish.
  

Deytagrammali uzatish. Axborotlarni deytagrammali uzatish usuli barcha uzatilayotgan paketlar bir xil qoida asosida bir-biriga bog„liq bо„lmagan xolda xarakatlanishiga (tarmoqning bir tugunidan boshqasiga uzatiladi) asoslangan.

Paketlarga ishlov berish amali faqat undagi kо„rsatgichlarning qiymatidan va tarmoqning xozirdagi xolatidan (masalan, uning yuklamasiga bog„liq xolda paket ishlov berilishga navbatda kо„p yoki kam vaqt turib qolishi mumkun) kelib

chiqqan xolda ishlov beriladi. Biroq uzatib bо„lingan paket xaqida tarmoqda xech qandek axborot saqlanib qolinmaydi va navbatdagi paketga ishlov berish jaroyonida inobatga olinmaydi. Yani xar bir aloxida olingan paket tarmoq tomonidan butkul mustaqil uzatish birligi sifatida qaraladi – deytagramma.

Paketning xarakati xaqidagi yechim kommutatsiyalash jadvali asosida xal qilinadi, uni paketning borishi kerak bо„lgan manziliga mos ravishda tuzilib, yо„nalish bо„yicha keyingi tranzit tugunni (yoki oxirgi tugunni) aniqlaydi. Bunday axborot sifatida ushbu kommutator interfeys identifikatorlari yoki yо„nalish bо„yicha keyingi kommutatorlarning kirish interfeyslarining manzillari bо„lishi mumkun.

1.32-chizmada oxirgi tugun 7 dan oxirgi tugun 4 ga uzatilayotgan paket kо„rsatilgan. Bu paketni kommutator 1 ga kelishida kommutatsiyalash jadvalidan bu paketning xarakatlanish yо„nalishini aniqlaydi, u V interfeysga uzatilishi kerakligi va u bu paketning yо„nalishidagi keyingi kommutator 5 ga olib kelishini kо„rsatadi. Kommutator 5 da xuddi shunday amal bajariladi va uning natijasida paket borishi kerak bо„lgan 4 oxirgi tugunga kelib tushadi.

1kommutatorning kommutatsiyalash jadvali

1.32-chizma. Paketlar xarakatining deytagramma usuli.

Deytagramma usuli tez ishlaydi, chunki axborotlarni uzatishdan oldin dastlabki amallar qilinishi ta‟lab etilmaydi. Biroq bundek usulda paketni manzili bо„yicha yetkazilganligi xaqidagi dalilni tekshirish qiyin masaladir. Bu usul paketlarni manziliga yetkazishni kafolatlamaydi, paketni yetkazish imkoniyat bо„yicha yoki maksimal xarakat (best effort) bilan yetkaziladi deyiladi.

Mantiqiy ulanishni о‘rnatish orqali uzatish. Paketlar xarakatini biz kо„rib chiqadigan keyingi usuli paketlarning almashish “tarixini” bilishga asoslangan va u deytagramma usuliga nisbattan paketlarga ancha samarali ishlov beradi. Masalan, ulanishlarni о„rnatish xisobiga axborotlarni uzatishni yuqori ishonchliligini ta‟minlanishi paketlarni nomerlash, ikkinchi nusxasini tashlab yuborish, kelgan paketlarni va uzatishlarni takrorlashni tartibga solish yо„li bilan amalga oshiriladi.

Tarmoqning ikki oxirgi tugunlarining paketlar bilan almashish jaroyonining ba‟zi kо„rsatgichlarini moslashtirish amali mantiqiy ulanishni о‘rnatish deb ataladi. Ikki muloqat qiluvchi tugunlar kelishadigan kо„rsatgichlarni mantiqiy ulanish kо‘rsatgichlari deb ataladi.

Ulanish kо„rsatgichlari doimiy bо„lishi mumkun, yani ulanish davrining oxirigachan о„zgarmas (masalan, ulanish identifikatori, paketni shifrlash usuli yoki payetning axborotlar maydonining maksimal о„lchami), yoki о„zgaruvchan, yani ulanishlarning xozirdagi xolatini dinamik aks ettiruvchi (masalan, uzatilayotgan paketlarning ketma-ket nomeri).

Ulanishlarni о„rnatish amali odatda uchta qadamdan iborat bо„ladi. 1.Ulanishlarga tashabbuskor bо„lgan tugunni qabul qiluvchi tugunga

ulanish о„rnatishga taklifi bilan xizmatchi paket jо„natadi.

2. 
   Agarda qabul qiluvchi tugun bunga rozi bо„lsa, u xolda unga javob tariqasida boshqa xizmatchi paket jо„natadi, unda ulanishni о„rnatilishini tasdiqlovchi va ushbu mantiqiy ulanish doirasida ishlatiladigan ba‟zi kо„rsatgichlarni taklif qilinadi. Bu masalan, ulanish identifikatori, olinganligini tasdiqlamasdan jо„natish mumkun bо„lgan kadrlar soni va boshqalar bо„lishi mumkun.
   
3. 
   Ulanishlarga tashabbuskor bо„lgan tugun ulanishni о„rnatish jarayonini tugatish uchun uchinchi xizmatchi paketni jо„natish orqali amalga oshiradi, unda taklif etilgan kо„rsatgichlar unga tо„g„ri kelishi xabar qilinadi.
   

Ulanish о„rnatilgandan sо„ng va barcha kо„rsatgichlar kelishilgach, oxirgi tugunlar о„z axborotlarini uzatishni boshlaydilar. Axborotlar paketi kommutatorlar tomonidan xuddi deytagrammali usulida uzatish kabi ishlov beriladi: paket sarlovxasidan borishi kerak bо„lgan manzil olinadi va kommutatsiya jadvali bilan solishtiriladi, jadvalda yо„nalish bо„yicha keyingi qadam xaqida axborot mavjut. Deytagrammalar kabi paketlar xam bitta mantiqiy ulanishga tegishli bо„lganlari ba‟zi xollarda (masalan, aloqa yо„li ishdan chiqqanda) manzilga turli yо„nalishlardan yetkazilishi mumkun.

Biroq ulanishlarni о„rnatish orqali uzatishning deytagrammali uzatishdan muxum farqi mavjut, unda kommutatorlarda paketlarga ishlov berilishidan tashqari oxirgi tugunlarda paketlarga qо„shimcha ishlov beriladi. Masalan, agarda ulanishlarni о„rnatishda axborotlarni uzatish shifrlangan xolda uzatish kelishilgan bо„lsa, u xolda paketlarni shifrlash uzatuvchi tugun tomonidan amalga oshiriladi, shifrdan chiqarish esa qabul qiluvchi tugun tomonidan amalga oshiriladi. Xuddi shunday, mantiqiy ulanish doirasida ishonchlilikni ta‟minlash uchun paketlarni nomerlashni, yetkazilgan va yetkazilmagan paketlarning nomerini kuzatish, nusxalarni jо„natish va ikkinchi martta takrorlangan paketlarni tashlab yuboroish kabi barcha ishlarni oxirgi tugunlar о„z zimmasiga oladi.

Mantiqiy ulanish mexanizimi axborot paketlariga differensial ishlov berishni amalga oshirish imkonini beradi. Xatto juft oxirgi tugunga tegishli bо„lgan oqimlarga xam turli ishlov berilishi mumkun. Masalan, juft oxirgi tugunlar ikkita parallel ishlovchi mantiqiy ulanish о„rnatishi mumkun, ulardan birida axborotlar shifrlangan kо„rinishda uzatilishi mumkun, boshqasidan esa ochiq ma‟tin kо„rinishida uzatilishi mumkun.

Kо„rinib turibtiki ulanishlarni о„rnatish orqali uzatish axborotlarni uzatishda deytagramma usuliga nisbattan ishonchlilikni va xavsizlikni ta‟minlashda katta imkoniyatlarni yaratadi. Biroq bu usul ancha sekin ishlaydi, chunki unda mantiqiy ulanishni о„rnatish va uni quvvatlash uchun qо„shimcha xisoblashlar talab etiladi. Virtual kanalni о‘rnatish orqali uzatish. Axborotlarni xarakatlanishining keyingi usuli mantiqiy ulanishning xususiy xoliga asoslangan, uning kо„rsatgichlaridan biri bо„lib barcha paketlarga qatiy aniqlashtirilgan yо„nalishdir.

Yani ushbu ulanish doirasidagi barcha paketlar shu ulanishga biriktirilgan bir yо„ldan о„tishlari kerak.

Paketlarni kommutatsiyalovchi tarmoqdagi oxirgi tugunlarni ulovchi yagona, oldindan о„rnatilib qayd qilingan yо„nalish virtual kanal deb ataladi.

Virtual kanallar turg„un axborot oqimlari uchun о„rnatiladi. Umumiy trafikdan axborot oqimini ajratib olish maqsadida shu oqimning xar bir paketi maxsus alomat kо„rinishi bilan belgilanadi – tamg‘a (belgi).

Mantiqiy ulanish о„rnatiladigan tarmoqlaridek virtual kanalni о„rnatish ma‟nba – tugundan maxsus paketni (ulanish о„rnatishga sо„rov) jо„natishdan boshlanadi. Sо„rovda jо„natilish manzili va oqim belgisi kо„rsatiladi, uning uchun bu virtual kanal о„rnatiladi. Sо„rov tarmoq orqali о„tib jо„natuvchidan to qabul qiluvchining yо„lida joylashgan xar bir kommutatorda yangi yozuv xosil qiladi. Yozuv о„rnatilgan belgiga ega bо„lgan paketga kommutator qandek xizmat kо„rsatishi xaqida ma‟lum qiladi. Xosil qilingan virtual kanal о„sha belgi bilan idetifikatsiyalanadi.

Virtual kanal о„rnatilgandan sо„ng tarmoq u orqali tegishli axborot oqimini uzatishi mumkun. Foydalanuvchining axborotlarini tashuvchi barcha paketlarda jо„natilishi kerak bо„lgan manzil endi kо„rsatilmaydi, uning vazifasini virtual kanal belgisi bajaradi. Kommutatorning kirish interfeysiga paket kelganda kelgan paketning sarlovxasidan belgi qiymatini о„qiydi va о„zining ulanishlar jadvalini kо„rib chiqadi, u jadvaldan kelgan paketni qaysi chiqish portiga paketni berish kerakligini aniqlaydi.

1Коммутаторнинг коммутациялаш жадвали

Paketni jо„natilishi kerak bо„lgan manzil	Interfeys
VC1	V
VC2	S

V V

2

VC2

₇ VC1

^А VC1 вирт

D ^{1 В} C

6

9

8

канал

VC2 виртуал канали
11

1.33-chizma. Virtual kanallar asosida paketlarni xarakatlanishi.

1.33-chizmada VC1 va VC2 belgilar bilan identifikatsiyalanuvchi ikki virtual kanal (Virtual Chanel, VC) о„tkazilgan tarmoq keltirilgan. Birinchisi 7 manzilli oxirgi tugundan, oraliqdagi 1 va 5 kommutatorlar orqali 4 manzilli oxirgi tugungachan. Ikkinchi virtual kanal VC2 axborotlarni 2 – 1 – 8 – 11 yо„ldan о„tishini ta‟minlaydi. Umumiy xolda ikki oxirgi tugunlar о„rtasida bir necha virtual kanallar о„tkazish mumkun, masalan, 7 va 4 tugunlar о„rtasida 8 oraliqdagi kommutator orqali yana bitta virtual kanal о„tishi mumkun. Chizmada kо„rsatilgan ikki paketning sarlovxalarida oqimlarning VC1 va VC2 belgilari keltirilgan, bu belgilar jо„natilishi kerak bо„lgan manzil vazifasini bajaradilar. Virtual kanallarni ishlatuvchi tarmoqlarda kommutatsiyalash jadvali deytagrammali tarmoqlardagi kommutatsiyalash jadvlidan farq qiladi. Jadval deytagramma algoritmli tarmoqlardagi bо„lishi mumkun bо„lgan barcha paket jо„natiladigan manzillar xaqida yozuvga ega bо„lmay, faqat kommutator orqali о„tuvchi virtual kanallar xaqidagi yozuvdan iborot bо„ladi. Odatda katta tarmoqlarda tugun orqali о„tkazilgan virtual kanallar soni tugunlarning umumiy soniga nisbattan ancha kam, shuning uchun bu xolda kommutatsiyalash jadvallari xam ancha qisqa, buning natijasida kommutator tomonidan jadvalni taxlil qilish xam kam vaqtni oladi. Shu sababli belgi oxirgi tugun manziliga qaraganda ancha qisqa va virtual kanalli tarmoqlarda paketning sarlovxasi tarmoq bо„ylab uzun manzilni olib о„tish о„rniga ixcham bо„lgan oqimning identifikatorini olib о„tadi.

Bir tarmoq texnologiyasi doirasida axborotlarning xarakatlanishining turli usullari tadbiq etilgan bо„lishi mumkun. Deytagrammali IP protokol Internetni tashkil etuvchi aloxida tarmoqlararo axborotlarni uzatish uchun ishlatiladi. Shu bilan bir vaqtda shu tarmoqning oxirgi tugunlari о„rtasida axborotlarni ishonchli yetkazish uchun TSR protokoli shug„ullanadi, u yо„nalishni qayd qilmasdan mantiqiy ulanish о„rnatadi. Va nixoyatda Internet – bu virtual kanallar texnikasini ishlatuvchi tarmoqqa misol, chunki Internet tarkibida virtual kanallarni quvvatlovchi ATM va Frame Relay tarmoqlari kam emas.

2.