М. М. Мусаев компьютер тизимлари ва тармоқлари

Тармоқнинг ихчамлилигини ошириш. Сегментлар билан биргаликда тармоқларни қуришда улардан ҳар бири ишчи гуруҳ ёки бўлимнинг ўзига хос эҳтиёжларига мослаштирилиши мумкин. Масалан, бир сегментда Ethernet ва ОС Unix технологиялари, бошқасида эса Token Ring ва OS/400 ишлатилиши мумкин. Шу билан бирга, ҳар иккала сегментлар истеъмолчиларида кўприк/коммутаторлар ёрдамида маълумотларни алмашиш имкониятлари мавжуд. Тармоқни мантиқий сегментларга бўлиш жараёнини тескари йўналишда ҳам, яъни мавжуд унча катта бўлмаган тармоқлардан янги катта тармоқни яратиш жараёнини кўриб чиқиш мумкин.





Маълумотларнинг хавфсизлигини ошириш. Кўприк/коммутаторларда турли фильтрларни қўйиш билан такрорлагичлар имкон бермайдиган бошқа сегментлар ресурсларларига истеъмолчиларнинг уланишини назорат қилиш мумкин.
Тармоқнинг бошқарилишини ошириш. Трафик камайишининг ижобий самараси ва маълумотлар хавфсизлигини ошириш тармоқни бошқаришни соддалаштириш ҳисобланади. Муаммолар, кўпинча сегментлар ичида маҳаллийлаштирилади. Сегментлар тармоқни бошқариш мантиқий доменларини ташкил этади.
Бир неча бор таъкидланганидек, тармоқни икки турдаги қурилмалар кўприклар ва коммутаторлар ёрдамида мантиқий сегментларга бўлиш мумкин. Кўприклар ва коммутатор вазифаси бир хил қурилмалар бўлиб, кўприкнинг коммутатордан фарқи шундаки, кўприк кадрларни кетма-кет, коммутатор эса параллел равишда қайта ишлайди. Ҳар икки қурилма бир алгоритмда, айнан шаффоф кўприк алгоритми асосида кадрларни ҳаракатлантиради.
IEEE 802.ID шаффоф кўприк алгоритми.
Шаффоф кўприк алгоритмидаги “шаффоф” сўзи шу далилни акс этадики, кўприклар ва коммутаторлар ўз ишида тармоқда охирги боғламалар, тармоқ адаптерлари, концентраторлар ва такрорлагичларнинг мавжудлигини ҳисобга олмайди. Бошқа томондан, юқорида санаб ўтилган тармоқ қурилмалари тармоқда кўприклар ва коммутаторлар мавжудлигини сезмасдан ишлайди.
Шаффоф кўприк алгоритми кўприк/коммутатор ўрнатиладиган маҳаллий тармоқнинг технологиясига боғлиқ бўлмайди, шунинг учун Ethernet шаффоф кўприк/коммутаторлари FDDI ёки Token Ring кўприк/коммутаторлари каби ишлайди. Коммутатор ўз манзилли жадвалини унинг портларига уланган сегментлардаги трафикни пассив кузатиш асосида қуради. Бунда коммутатор унинг портларига келадиган маълумотлар кадрларни жўнатган боғламаларнинг манзилларини қайд этади. Кадр жўнатган боғлама манзили бўйича коммутатор бу боғламани тармоқнинг у ёки бу сегментига тегишлилиги тўғрисида хулоса чиқаради.
Коммутаторнинг ҳар бир порти ўз сегментининг охирги боғламаси сифатида ишлайди, аммо ўзини МАС-манзилига эга эмас. Коммутатор портларига манзиллар зарур эмас, чунки улар кадрларни ушлашнинг ноаниқ дейиладиган иш тартибида ишлайди, бунда портга келадиган барча кадрлар улар қайси манзилга юборилишига боғлиқ бўлмаган ҳолда вақтинча буфер хотирада сақланади. Коммутатор ноаниқ иш тартибида ишлаган ҳолда унга уланган сегментларда узатиладиган бутун трафикни назорат қилади ва ундан ўтадиган кадрлардан тармоқнинг структурасини ўрганиш учун фойдаланади.
Коммутаторнинг манзилли жадвалини автоматик яратилиш жараёнини ва ундан 5.26-расмда тасвирланган оддий тармоқ сифатида фойдаланишни кўриб чиқамиз.
Коммутатор икки тармоқ сегментини боғлайди. 1-сегментни коммутаторнинг 1-портига коаксиал кабелнинг бир бўлаги ёрдамида уланган компьютерлар, 2-сегментни эса коммутаторнинг 2-портига коаксиал кабелнинг бошқа бўлаги ёрдамида уланган компьютерлар ташкил этади.
Дастлабки ҳолда коммутатор қандай МАС-манзилли компьютерлар унинг портларидан қайси бирига уланганлигини билмайди. Бу ҳолатда коммутатор исталган ушланган ва буферга жойлашган кадрни бу кадр олинган портдан ташқари ўзининг барча портларига узатади. Бизнинг мисолда коммутаторда фақат иккита порт бор, шунинг учун у кадрларни 1-портдан 2-портга ва аксинча, 2-портдан 1-портга узатади. Такрорлагичдан коммутаторнинг бу тартибида ишлаши фарқи у кадрларни такрорлагичдаги каби битдан кейин бит эмас, дастлаб буферга жойлаштириб кейин узатади. Буферга жойлаштириш барча сегментларнинг ишлаши ягона ажратиладиган муҳитни узади. Қачон коммутатор бир сегментдан иккинчи сегментга, масалан, 1-сегментдан 2-сегментга кадрларни узатишга ҳаракат қилса, у оддий охирги боғлама сифатида 2- сегментдаги ажратиладиган муҳитга рухсат этишни, рухсат этиш алгоритми қоидалари бўйича, мазкур мисолда CSMA/CD алгоритми қоидалари бўйича олишга уринади.

Коммутатор барча портларга кадрларни узатиш билан бир вақтда кадр юборган боғлама манзилини ўрганади ва уни ўзининг манзилли жадвалидаги у ёки бу сегментга тегишлилига ҳақидаги ёзувни амалга оширади. Бу жадвал шунингдек, фильтрация жадвали ёки маршрутизация жадвали дейилади. Масалан, коммутатор 1-компьютердан 1-портга кадр олиб ўз манзилли жадвалига биринчи ёзувни амалга оширади:

1 МАС-манзил — 1-порт

Бу ёзув 1 МАС-манзилга эга бўлган компьютер коммутаторнинг 1-портига уланган сегментга тегишлилигини билдиради. Агар мазкур тармоқдаги барча тўртта компьютер фаоллик кўрсатса ва бир-бирларига кадрларни юборса, у ҳолда коммутатор ҳар боғламага бир ёзувли - 4 ёзувдан иборат тармоқнинг тўла манзилли жадвалини тузади.

Коммутаторнинг портига кадрнинг ҳар бир келишида, у аввало, манзилли жадвалда кадрнинг юборилган манзилини топишга ҳаракат қилади. Коммутаторнинг ишлаш принципини 5.3-расмдаги мисолда кўриб чиқишни давом эттирамиз.
1. 1-компьютердан 3-компьютерга юборилган кадрни олишда коммутатор ўзидаги юбориладиган манзил – 3 МАС-манзилли қандайдир ёзув билан мос келиши учун манзилли жадвални кўриб чиқади. Қидириладиган манзилли ёзув манзилли жадвалда бўлади.
2. Коммутатор жадвални таҳлил этишнинг иккинчи босқичини бажаради, бир сегментда жўнатилган боғлама ва жўнатиладиган боғлама манзилли компьютерлар борми-йўқлигини текширади. Мисолда 1-компьютер (1 МАС-манзил) ва 3-компьютер (3 МАС-манзил) турли сегментларда жойлашган. Демак, коммутатор кадрларни ҳаракатлантириш операциясини бажаради, олувчи сегментига етказадиган 2-портга кадрни узатади, сегментга рухсат этишни олади ва унга кадрни узатади.
3. Агар компьютерлар битта сегментга тегишли бўлса, у ҳолда кадр буфердан чиқариб юборилар эди. Бундай операция фильтрлаш дейилади.
4. Агар 3 МАС-манзил ёзув манзилли жадвалда мавжуд бўлмаса, яъни бошқача айтганда жўнатиладиган манзил коммутаторга номаълум бўлса, у ҳолда у ўрганиш жараёнининг бошланғич босқичидаги каби кадр манбаи портидан ташқари ўзининг барча портларига кадрни узатар эди.
Коммутаторнинг ўрганиш жараёни ҳеч қачон тугамайди ва кадрларни ҳаракатлантириш ва фильтрациялаш билан бир вақтда бўлиб ўтади. Коммутатор тармоқнинг бир сегментидан бошқа сегментига компьютерларнинг ўтиши, компьютерларнинг узилиши ва янгиларининг уланиши каби тармоқда бўлиб ўтадиган ўзгаришларга автоматик мослашиш учун буферга олинадиган кадрлар манбаларининг манзилларини доимо кузатиб боради.
Манзилли жадвалларнинг киришлари коммутаторни ўз-ўзидан ўрганиш жараёнида яратиладиган динамик, тармоқ маъмури томонидан яратиладиган статик бўлиши мумкин. Статик ёзувлар яшаш муддатига эга бўлмайди, бу маъмурга коммутаторнинг ишлашига таъсир этиш, масалан, маълум манзилли кадрларни бир сегментдан бошқасига узатилишини чеклаш имкониятини беради
Динамик ёзувлар яшаш муддатига эга бўлади. Манзилли жадвалда ёзув яратилганда ёки янгиланганида унга вақт белгиси қўйилади. Маълум тайм-аут тугаши билан, агар бу вақт мобайнида коммутатор манба манзиллари майдонида бу манзилли бирорта кадрни олмаган бўлса ёзув ҳақиқий эмас деб белгиланади. Бу коммутаторга компьютерни сегментдан сегментга ўтганлигини автоматик пайқаш имкониятини беради. Компьютер эски сегментдан узилганидан кейин унинг бу сегментга тегишлилиги вақт ўтиши билан манзилли жадвалдан ўчирилади. Бу компьютер бошқа сегментга уланганидан кейин унинг кадрлари коммутатор буферига бошқа порт орқали келиб туша бошлайди ва манзилли жадвалда тармоқнинг жорий ҳолатига мос янги ёзув пайдо бўлади.
Коммутаторнинг асосий ишлаш принциплари: ўқитиш, фильтрация, узатиш ва кенг узатиш. 5.27-расмда ўқитиш, фильтрация ва ҳаракатлантириш иш тартиблари ўз ўрнига эга бўлган алгоритм тасвирланган. Ишчи станциялар бир сегментдан бошқа сегментга ўтишлари мумкин бўлганлиги сабабли коммутаторлар ўз манзилли базаларидаги маълумотларни (статик ва динамик ёзувларни) даврий равишда янгилаб бориши керак. Ҳар бир динамик ёзув билан нофаоллик таймери боғланган. Манзилли базадаги маълум ёзувга мос жўнатувчи манзилли кадр олинганида мос нофаоллик таймери дастлабки ҳолатига қайтади. Агар қандайдир станция узоқ вақт кадрларни жўнатмаса нофаоллик таймери маълум вақт оралиғи тугаганидан кейин маълумотлар базасидан бу манзилни ўчиради.
Агар қандайдир олувчи манзили ҳақида базада ёзув бўлмаса ёки бу манзил кенг узатишли ҳисобланса, коммутатор ўзининг кадрни олган портидан ташқари барча портларига узатади. Бундай жараён кенг узатишли дейилади. Кенг узатиш тармоқнинг барча сегментларига, шу жумладан олувчига етказилишини таъминлайди.

Коммутаторлар қўшимча сервисларни (хизматларни) ҳам қувватлайди. Улар созланадиган фильтрларни, маълумотларни яхшиланган ҳимоясини ва синфлар бўйича кадрларни ишлов беришни тақдим этади. Фильтрлар тармоқ маъмурига (маъмурига) кадрнинг исталган компоненти, масалан юқори поғона протоколи, жўнатувчи ёки олувчи манзили, кадр тури асосида фильтрлашни амалга оширишга имконият беради. Бундан ташқари, тармоқнинг сегментларини ёки алоҳида қурилмаларини маъмур (маъмур) юборувчилар ёки олувчиларнинг маълум манзилли кадрлардан, шунингдек, маълум турдаги кадрлардан ҳимоялаш мумкин.

Синфлар бўйича ишлов бериш маъмурларга (маъмурларга) тармоқ бўйича кадрларнинг ўтишини ўрнатишга имкон беради. Маъмур (маъмур) турли ишлов бериш навбатларига кадрларни жўнатиш билан ўтказиш хусусиятини бошқариши мумкин. Синфлар бўйича хизмат кўрсатиш паст тезликли линияларда жуда самаралидир.
5.28-расмдаги коммутатор структураси OSI эталон модели нуқтаи назаридан таҳлил қилинади. Кўприклар ва коммутаторлар ҳам шаффоф, ҳам жўнатиш боғламасидан маршрутланиши билан эталон моделни каналли поғонасининг МАС-кичик поғонасида ишлайди. Бу барча кўриб чиқилган маҳаллий тармоқлар технологиялари учун тўғридир. Кадрларни узатишда ва қабул қилишда муҳитга рухсат вазифасини МАС микросхема бажаради.

5.29-расмда коммутаторнинг намунавий структураси тасвирланган. Кадрларни узатишда ва қабул қилишда муҳитга рухсат вазифасини тармоқ адаптери микросхемаларига ўхшаш бўлган МАС микросхемалари бажаради. Коммутатор алгоритмини ишлатадиган протокол МАС ва LLC поғоналари орасига жойлашади. Барча мавжуд портлар буфер хотирада сақланадиган барча келадиган кадрларни ушлаш (захват) тартибда ишлайди. Бу иш тартибида коммутатор унга уланган сегментларда (расмда икки А ва В сегментлар кўрсатилган) узатиладиган барча трафикни кузатади. Коммутатордан (кўприкдан) ўтадиган кадрлар тармоқнинг топологиясини ва кадрларнинг мос манзилларига (тармоқ боғламаларига) йўналтирилишини ўрганишда фойдаланилади. Буфер хотира чекланган ҳажмга эга бўлганлиги сабабли кадрларни фильтрлаш сегментларни ўта тўлиб кетишдан сақлашга ёрдам беради. Коммутаторнинг ишлаши натижасида МАС-манзиллар жадвали кўринишидаги манзилли база шаклланади.

Кўприклар ва коммутаторлар функционал имкониятларининг жиддий чегараланиши тармоқ конфигурациясида сегментли ҳалқаларни қувватлашнинг имконияти йўқлиги ҳисобланади.
5.30-расмда топологияда ҳалқа ташкил бўлган тармоққа мисол келтирилган. Иккита Ethernet сегментли ҳалқа ташкил бўлиши учун икки коммутаторлар билан параллел уланган. 123 МАС-манзилли янги станция бу тармоқда биринчи бор ишлай бошласин. Одатда, ҳар қандай операцион тизим ишлашининг бошланиши станция ўзининг мавжудлигини билдирадиган ва шу билан бир вақтда тармоқ серверларини қидирадиган кенг узатиш кадрларининг тарқатилиши билан боради.

Биринчи босқичда станция кенг узатишли юбориш манзилли ва 123 манзилли манба биринчи кадрни ўз сегментига юборади. Кадр ҳам 1-коммутаторга, ҳам 2-коммутаторга келиб тушади. Ҳар иккала коммутаторларда 123 манбанинг янги манзили унинг 1-сегментга тегишлилигини белгилаш билан манзилли жадвалга киритилади, яъни қуйидаги кўринишдаги янги ёзув яратилади:

123 МАС-манзил – 1-порт

Жўнатиш манзили кенг узатишлилиги сабабли ҳар бир коммутатор кадрни 2-сегментга узатиши керак. Бу узатиш Ethernet технологиясига тасодифий рухсат этиш усулига мувофиқ навбатма-навбат амалга ошади. 2-сегментга биринчи рухсатни 1-коммутатор олсин (5.7-расмдаги 2-босқич). 2-сегмента кадр пайдо бўлганда 2-коммутатор уни ўз буферига қабул қилади ва қайта ишлайди. У ўзининг манзилли жадвалида 123 манзил мавжудлигини кўради, лекин келган кадр янги ҳисобланади ва у 123 манзил 1-сегментга эмас, 2-сегментга тегишлилигини ҳал этади. Шунинг учун 2-коммутатор базадагиларни коррекциялайди ва 123 манзил 2-сегментга тегишлилиги ҳақида ёзувни амалга оширади:

123 МАС-манзил – 2-порт

2-коммутатор ўз кадри нусхасини 2-сегментга узатганида 1-коммутатор шунга ўхшаш ишни амалга оширади.