М. М. Мусаев компьютер тизимлари ва тармоқлари

5.10. Ажратиладиган муҳитли локал тармоқлар учун коммуникацион қурилмалар

Ажратиладиган муҳитдан иборат минимал конфигурацияли локал ҳисоблаш тармоғи коммуникацион қурилма сифатида камида концентраторлар ва тармоқ адаптерларидан иборат бўлиши керак. Бу унча катта бўлмаган тармоқ қисмларининг асосини ташкил қилиб, кейинчалик коммутаторлар, кўприклар ва маршрутизаторлар орқали бир-бири билан боғланади.

Тармоқ адаптерларининг асосий функцияларини кўриб чиқамиз.
Тармоқ адаптери ёки тармоқ интерфейс картаси NIC (Network Interface Card) ўзининг драйвери билан биргаликда тармоқнинг охирги боғламаси – компьютерда OSI моделининг канал поғонасини амалга оширади. Тармоқ операцион тизимларида адаптер-драйвер жуфтлиги фақат физик поғона ва МАС поғона функцияларини бажаради. LLC поғона эса одатда драйверлар ва тармоқ адаптерлари учун ягона бўлган операцион тизимнинг модули орқали амалга оширилади. Мисол учун Windows ХР операцион тизимида LLC поғона тармоқ адаптерларнинг (қандай технологияда ишлашидан қатъий назар) барча драйверлари учун умумий бўлган NDIS модулида амалга оширилади.
Маълумотни узатиш жараёнида тармоқ адаптери ўзининг драйвери билан биргаликда операцион тизимда иккита амални бажаради: кадрни узатиш ва қабул қилиш. Кадрни компьютердан кабелга узатиш учун қуйидаги босқичлар бажарилиши талаб қилинади.
1. LLC поғонасидаги маълумот кадрларини MAC поғонадаги манзил аҳбороти билан биргаликда поғоналараро интерфейс орқали қабул қилиш. Одатда компьютер ичида протоколлар ўртасидаги ўзаро алоқа оператив хотирада жойлашган буферлар орқали содир бўлади. Бу буферларга юқори поғонадаги протоколлар орқали тармоққа узатиш учун маълумотлар жойлашади. Бу маълумотлар хотира дискидан ёки кэш файлдан операцион тизимнинг кириш-чиқиш тизими орқали олинади.
2. MAC поғонадаги кадрларни расмийлаштирилади, яъни LLC поғонадаги кадр инкапсуляция қилинади. Узатувчи ва қабул қилувчи манзиллари тўлдирилади, назорат йиғиндиси ҳисобланади.
3. 4В/5В турдаги ортиқча кодлардан фойдаланганда белгилар коди шакллантирилади.
4. Кабелга сигналлар манчестер, NRZI ёки бошқа қабул қилинган чизиқли кодлар билан узатилади.
Агар компьютер жўнатилаётган маълумотларнинг белгиланган манзили бўлса, кадрни кабелдан компьютерга қабул қилиш жараёни қўйидаги амалларни ўз ичига олади.
1. Кабелдан битли оқимни кодловчи сингалларни қабул қилиш.
2. Шовқин фонида сигналларни ажратиб олиш. Бу амални турли хил махсус микросхемалар ёки сигнал процессорлари бажариши мумкин. Натижада қабул қилувчи адаптерда бир қанча битли кетма-кетлик йиғилади.
3. Агар маълумотлар кабелга жўнатилишидан олдин қўшимча кодланса, у ҳолда адаптерда жўнатувчи томонидан узатилган белгилар коди тикланади.
4. Кадрнинг назорат йиғиндисини текшириш. Агар назорат йиғиндиси нотўғри бўлса кадр ташлаб юборилиб, поғоналараро интерфейс юқорига LLC протоколи орқали мос ҳолда хатолик коди жўнатилади. Агар назорат йиғиндиси тўғри бўлса, у ҳолда МАС-кадрдан LLC-кадр ажратиб олинади ва поғоналараро интерфейс орқали юқорига LLC протоколига узатилади.
Тармоқ адаптерлари мижоз учун адаптерлар ва сервер учун адаптерларга бўлинади. Мижоз компьютерлар учун мўлжалланган адаптерларда ишнинг анчагина қисми драйверларга юкланади, шунинг учун ҳам улар содда ва нархи арзон бўлади. Бунда кадрларни оператив хотирадан тармоққа узатиш каби ишлар бажарилиши керак бўлгани учун компьютер марказий процессорининг иш юкламаси ортади. Серверлар учун адаптерлар ўзининг процессорларига эга бўлиб, улар кадрларни оператив хотирадан тармоққа узатиш ва аксинча ишларнинг катта қисмини мустақил бажаради.
Қандай протоколни амалга оширишига қараб Ethernet, Token Ring, FDDI адаптерларга ажратилади. Fast Ethernet протоколи автомулоқот амали ҳисобига автоматик тарзда тармоқ адаптери иш тезлигини танлаш имкони мавжуд, шунинг учун ҳозирги кунда Ethernet адаптерлари икки хил тезликни қувватлайди ва унинг русумида ўзининг 10/100 қўшимчаси бор.
Тармоқ адаптерларида кадрларга конвейерли ишлов бериш схемаси амалга оширилган, яъни кадрни компьютер оператив хотирасидан қабул қилиб олиш ва уни тармоққа узатиш вақт бўйича бирга олиб борилади. Шундай экан, бир неча даслабки кадр байтлари қабул қилиб олиниши билан уларни узатиш ҳам бошланади. Бу эса «оператив хотира – адаптер – физик канал – адаптер – оператив хотира» боғлиқлигидаги иш жараёни унумдорлигини сезиларли (25-55 % га) оширади. Адаптерлар унинг унумдорлиги ва ишончлилигини оширувчи, шу билан бирга нархининг арзонлашишига олиб келувчи интеграл схемаларда махсус ишлаб чиқарилади.
«Хотира-адаптер» каналининг унумдорлигини ошириш тармоқнинг умумий умумдорлигини ошириш учун жуда муҳим ҳисобланади. Шундай экан исталган маршрут бўйича кадрнинг ҳаракат тезлиги, мисол учун концентраторлар, коммутаторлар, маршрутиза­торлар, глобал алоқа каналларида унумдорлик тезлик жиҳатидан энг кичик бўлган элемент орқали аниқланади. Шунинг учун, агар сервер ёки мижоз компьютер тармоқ адаптери секин ишласа, ҳеч қандай коммуникацион қурилма тармоқ тезлигини ошириб бера олмайди.
Ҳозирги кунда ишлаб чиқарилаётган тармоқ қурилмаларини тўртинчи авлод тармоқ қурилмаларига қўшиш мумкин. Бу адаптерларга албатта ASIC (Application-Spe­cific Integrated Circuit) интеграл схемалари киради. Улар МАС поғона вазифасини, бундан ташқари кўп сонли юқори поғона вазифаларини бажаради. Бундай вазифалар йиғиндисига масофавий мониторинг агентини қувватлаш, кадрлар биринчилигини тартиблаш схемаси, масофадан туриб компьютерни бошқариш вазифалари киради. Адаптернинг сервер вариантларда деярли албатта қувватли процессор бўлади.
Концентраторларнинг асосий вазифаларини кўриб чиқамиз.
Деярли барча замонавий локал тармоқ технологияларида бир хил маънони англатувчи концентратор, хаб, такрорловчи каби ҳар хил номлар билан аталувчи қурилма мавжуд. Қўлланиладиган соҳасига қараб бу қурилманинг вазифаси ва конструктив таркиби ўзгариб туради. Унинг асосий вазифаси – кадрни барча портларга (Ethernet стандартида белгилангани каби) ёки маълум бир алгоритмга мос ҳолда фақатгина айрим портларда такрорлаш доимо ўзгармай қолади.
Одатда концентраторлар бир неча портларга эга бўлади. Бу портлар орқали алоҳида кабелли физик сегмент орқали охирги боғламалар – компьютерлар уланади. Концентратор тармоқнинг алоҳида физик сигментларини ягона ажратиладиган муҳитга бирлаштиради. Бунда эркин фойдаланиш локал тармоқнинг кўриб чиқилган протоколларидан бири Ethernet, Token Ring, FDDI орқали амалга оширилади. Ажратиладиган муҳитдан фойдалана олиш мантиқи технологияга боғлиқ бўлади, шундай экан Ethernet, Token Ring, FDDI технологияларининг концентраторлари ишлаб чиқарилади.
Ҳар бир концентратор технология стандартига мос келувчи бир-қанча асосий функцияларни бажаради. Асосий функциялар билан биргаликда концентратор ҳатто стандартда ҳали аниқ бўлмаган ёки факультатив (мажбурий бўлмаган) ҳисобланган бир-қанча қўшимча вазифаларни бажаради. Масалан Token Ring концентратори ҳатто стандартда бундай имкониятлар тавсифланмаган бўлса ҳам, айрим нотўғри ишлаётган портларни узиши ва захира ҳалқага ўтиш вазифаларини бажариши мумкин. Концентратор тармоқни назорат ва фойдаланишни енгиллаштириш каби қўшимча вазифаларни бажариш учун қулай қурилма ҳисобланади.
Ethernet тармоқларида фойданиладиган концентраторлар мисолида уларни қўлланилишининг коммуникацион аҳамиятини кўриб чиқамиз.
Локал тармоқларда турли турдаги технологиялар қўлланилмоқда, шу қаторда кенг тарқалган шина топологиясида «пассив юлдуз» ёки «дарахт» топологиялари қўлланилади. Барча турдаги топологиялар турли тармоқ сегментларини бирлаштириш учун пассив концентраторлардан фойдаланиши мумкин. Бунда асосий талаб – бу ёпиқ контурларнинг бўлмаслиги. Агар бундай тармоқлар 10BASE-2 ёки 10BASE-5 рўйхатлар асосида бўлиб, катта ўлчамда бўлмаса, у ҳолда концентраторлардан фойдаланмаса ҳам бўлади, фақатгина «пассив юлдуз» топологиясидаги 10BASE-T учун концентраторлардан фойдаланиш мажбурий ҳисобланади.
5.20-расмда ажратиладиган муҳитнинг унча катта бўлмаган сегментларини бирлаштирувчи одатдаги Ethernet концентратори кўрсатилган. У 10Base-T стандартидаги RJ-45 разъёмли 16 та портга, булардан ташқари ташқи трансиверни улаш учун битта АUI портига эга. Одатда АUI портига коаксиал ёки оптик толада ишловчи трансиверлар уланади. Бу трансивер ёрдамида концентратор бир неча концентраторларни ўзаро боғловчи магистрал кабелга уланади. Оптик концентраторлар масофадаги кўп сонли ишчи станциялардан ва унча катта бўлмаган ишчи гуруҳдан иборат тақсимланган тармоқларда марказий қурилма сифатида қўлланилади. Бундай концентраторларнинг портлари кучайтирувчи вазифасини бажаради ва пакетларни тўлиқ генерация қилади. Шундай экан концентратордан 100 метр ва ундан кўпроқ масофадаги станцияларни улашда фойдаланиш лозимдир.

Концентраторда мумкин бўлган муаммодан бошқа узелларни ҳимоялаган ҳолда автосегментациялаш, яъни хатолик билан ишлаётган портларни узиш вазифасини қўшган ҳолда кўп сонли қўшимча вазифалари мавжуд.

Ethernet ва Fast Ethernet концентраторларининг портларини узишни бажариш жараёнларини кўриб чиқамиз.