М. М. Мусаев компьютер тизимлари ва тармоқлари

3.4. Тармоқ боғламаларини манзиллаштириш, компьютерларнинг ўзаро ишлаши

Компьютерларни тизимга ва тармоққа бирлаштиришда ҳар бир фойдаланувчи компьютерини манзиллаштириш муаммоси мавжуд. Компьютер тармоқда ишлаганда бошқа компьютерлар ва ташқи қурилмалари билан мулоқотни бажариш учун бир неча интерфейсларга (портларга) эга бўлиши мумкин. Манзил айнан шу компьютерни бошқа кўплаб компьютерлар орасида қидириш ва топиш учун қулланади.

Манзилларни қуйидагича синфларга бўлиш мумкин:

1. 
   Ноёб манзил (Unicast) – алоҳида фойдаланувчининг (унинг компьютерининг интерфейси) идентификацион манзили;
   
2. 
   Гуруҳли манзил (multicast) – барча манзилларга маълумотлар бир вақтда келадиган бир неча фойдаланувчиларнинг идентификацияси;
   
3. 
   Кенг узатишли манзил (broadcast) – маълумотлар тармоқнинг барча боғламаларига бир вақтда йўналтириладиган манзил.
   

Бир тармоқ доирасида рухсат этиладиган барча манзиллар манзиллаш оралиғи дейилади. Манзиллар сонли ва белгили (символли) компонентлардан иборат бўлиши мумкин. Сонли манзиллар нуқталар билан ажратилган кетма-кетли сонлар гуруҳларидан ташкил топган. Белгили манзиллар давлатни, ташкилотни, тармоқни, серверни белгилайдиган маъноли юкламадан иборат.
Манзилли оралиқ алоҳида боғламаларнинг кетма-кет тартиб рақамини манзилларнинг жойлаштирилиши тарзида (гуруҳли манзиллаштириш) ташкил этилиши мумкин. Масалан, локал тармоқларда (LAN) тармоқ компьютерларини бир қийматли идентификациялаш учун иккилик ёки ўн олтиталик сон кўринишида бўладиган МАС манзиллар (Media Access Control) ишлатилади. МАС манзиллар аппарат манзиллар дейилади, чунки ишлаб чиқарувчи корхоналарида компьютерларнинг тармоқ адаптерларига ўрнатилади. Тармоқ адаптери алмаштирилганда бу компьютернинг тармоқ интерфейси манзили ҳам ўзгаради.
Иерархик ташкил этишда манзилли оралиғ бир-бирларига киритилган гуруҳлар ва кичик гуруҳлар тарзида ташкил қилинади. Умумий манзилли оралиғ гуруҳларга бўлинади, уларга кичик гуруҳлар идентификаторлари ва боғлама идентификаторлари киради. Манзилларнинг бундай ташкил этиш қийин бўлган катта ўтчамли тармоқларда қўлланилади. Иерархик манзилларнинг намунавий вакили - тармоқ IP-манзиллари ҳисобланади. Уларда икки поғона: катта қисми тармоқнинг тартиб рақамини, кичик қисми эса боғламанинг тартиб рақамни билдиради. Бу ҳолда тармоқлар орасида хабар фақат манзилларни катта қисмидан фойдаланилган ҳолда узатилади, боғламалар тартиб рақамлари (кичик қисмлар) эса тармоққа хабар етказилгандан кейин ишлатилади (почта индексларига ўхшаш давлат-шаҳар-туман).
Кўпинча бирданига бир неча манзиллаштириш схемалари қўлланилади, шунинг учун компьютернинг тармоқ интерфейси бир неча манзилларга эга бўлиши мумкин, бунда улардан ҳар бири ўша бир компьютер турли конфигурациядаги тармоқларнинг абоненти ҳисобланган ҳолларда ишлатилади.
Хабарлар узатилганда белгили (символли) номлар сонли манзилларга алмашади, улар ёрдамида хабар (маълумотлар) бир тармоқдан бошқа тармоққа қайта узатилади. Бошқа тармоққа хабар келганида бу тармоқнинг ичида компьютернинг аппарат манзили чизиқли манзиллаштириш ишлатилади.
Тармоқда ҳар хил турдаги манзиллар орасида мосликларни марказлаштирилган ўрнатиш усулида бир неча компьютерлар (номлар серверлари) ажратилади. Уларда ҳар хил турдаги номларнинг, шу жумладан белгили (символли) ва сонли мосликлар жадвали сақланади. Алмашиш жараёнида барча боғламалар серверга сўров билан мурожаат қилади.
Мосликни ўрнатилишининг тақсимланган усулида ҳар бир компьютер ҳар хил турдаги ўта тайинланган барча манзилларни сақлайди. Хабар жўнатувчининг аппарат манзилини иерархик манзиллар бўйича аниқлаш зарур бўлган компьютер тармоққа кенг узатиш сигнални жўнатади, тармоқнинг барча компьютерлари сўровдаги манзилни ўзидаги манзиллар билан солиштиради ва мос тушса ўзининг аппарат манзили билан жавоб жўнатади (ARP протокол). Бу усул ўзининг мураккаблиги туфайли фақат унча катта бўлмаган тармоқларда ишлатилади.
Агар компьютерлар танланган топология бўйича алоқа линиялари билан уланган ва манзиллаштириш тизими танланган бўлса фойдаланувчилар компьютерлари орасида маълумотларни узатиш муаммоси вужудга келади. Умумий ҳолда икки фойдаланувчилар орасида маълумотларни алмаштириш транзит боғлама орқали боради. Фойдаланувчиларнинг транзит боғлама тармоғи орқали уланиши коммутация дейилади, улар орқали боғланиш таъминланадиган боғламалар кетма-кетлиги эса маршрут дейилади (3.4-расм). Кўрсатилган тармоқда 2, 3, 4, 7, 9, 10, 11 боғламалар охирги фойдаланувчилар вазифасини, 1, 5, 6, 8 боғламалар транзит боғламалар вазифасини бажаради. Масалан, 2-нчи охирги фойдаланувчи компьютерига хабарни узатиш учун коммутациянинг 2-1-8-5-4 транзит боғламалари орқали маршрути танланади.
Умумий тарзда коммутация жараёни қуйидаги масалаларнинг ечилишини таъминлайди:

• 
  узатиш маршрутларининг ўрнатилиши;
  
• 
  коммутация транзит боғламалари орқали оқимларнинг ҳаракатланиши;
  
• 
  оқимларни мультиплекслаштириш.
  

Маълумотларнинг коммутацияси ва маршрутини аниқлашда асосий белги манзил ҳисобланади.

Бир охирги фойдаланувчидан бошқасига узатиладиган ахборот маълумотлари оқими манзиллардан ташқари умумий тармоқ трафигида бу оқимни ажратиб кўрсатадиган бошқа белгиларга эга. Узатишда қулайлик учун маълумотлар оқими маълумотларнинг қисқароқ компонентлари пакетлар, кадрлар ёки ячейкалар кўринишида берилиши мумкин. Юбориш манзилларига асосланиб барча оқимлар пакетларга, кадрларга ёки ячейкаларга бўлинади ва ҳаракатланиш маршрути бўйича узатиш учун коммутациялайдиган боғлама интерфейсига узатилади. Улардан ҳар бирига маълумотлар компонентларидан тармоқ бўйлаб ўзининг алоҳида ҳаракатланиш маршрути бўлиши мумкин. Маршрутни танлаш узатиладиган маълумотлар характерини ҳисобга олиб танланади. Масалан, файлли сервер учун юқорироқ тезликни канал бўйича катта ҳажмдаги маълумотларни узатиш муҳим. Қисқа хабарлар кўринишидаги бошқариш ва назорат қилиш сигналлари ишончли алоқа линиялари ва йўлда кечикишлар (ушланишлар) бўлмаслигини талаб қилади. Жуда катта ҳажмдаги маълумотларнинг ҳаракатланишини тезлаштириш учун улар параллел маршрутларда узатилиши мумкин. Маршрутни аниқлаш, айниқса агар тармоқнинг конфигурацияси мураккаб ва ўзаро таъсирлашадиган икки охирги фойдаланувчилар орасида кўплаб маълумотларни узатиш йўллари бўлса мураккаб масала ҳисобланади. Аниқ маршрутни танлашда ўтказиш хусусияти ва узатиш бўлакларининг юкланганлиги, бўлиши мумкин ҳаракатланиш йўлларидаги оралиқ боғламалар сони, каналларнинг ишончлилиги ҳисобига олинади. Маршрут тармоқ маъмури ўзи билан каналларнинг юкланганлиги, уларнинг юқорида кўрсатилган характеристикалари, хавфсизлик мулоҳазаларини ҳисобга олганда унинг тажрибаси ва малакасидан келиб чиқиб аниқланиши мумкин.

Мураккаб топологияли ва катта ўлчамли тармоқларда маршрутларни аниқлашнинг дастурий воситалари ишлатилади. Бунинг учун алоҳида белгилар киритилади. Маълумотлар оқимининг белгиси бу оқимнинг барча ташкил этувчиларини ўзи билан ташийдиган сондир. Глобал белги - бу манба боғламадан юбориш боғламагача барча бориш йўлида ўзининг қийматини ўзгартирмайдиган белги бўлиб у тармоқнинг чегараларида оқимни аниқлайди.
Бир боғламадан бошқа боғламага маълумотларни узатишда ўз қийматини ўзгартирмайдиган локал белги киритилиши мумкин. Шундай қилиб, коммутация вақтида оқимларни таниш (ажратиш) ҳам маълумотларни юбориш манзиллари, ҳам бош ўрнатилган белгилар асосида амалга ошади.
Маршрутни танлаш учун кўпинча тармоқ топологияси ҳақида ахборот етарли бўлади (3.5-расм). А боғламадан С боғламага маълумотларни узатишнинг иккита А-1-2-3-С ва А-1-3-С йўллари мавжуд. Кўриниб турибдики, иккинчи йўл фойдалироқ, чунки у камроқ транзит боғламаларга эга. Бироқ узатиш тезликларини ҳисобга олганда (10 ва 100 Мбит/с), йўлнинг 1-2 ва 2-3 бўлакларининг узатиш тезликлари юқорироқ (100 Мбит/с) кўрсаткичларга эга бўлади. Агар фақат етказиш тезлиги ҳисобга олинса, у ҳолда А-1-2-3-С маршрут оптимал бўлади.

Маршрут аниқланганидан кейин транзит боғламаларга аниқ оқимга кирадиган маълумотларни қаерга узатиш (қайси чиқишга) кераклиги ҳақида хабар узатилиши керак. Ҳар бир боғлама ўз коммутация жадвалига эга бўлади, унга ёзувлар киритилади ва доимо ўзгартирилади. Бу ёзувларда киришга келадиган белгилар ва уларнинг мос узатиш йўналишлар манзиллари (ҳаракатланиш йўли бўйича навбатдаги боғламаларнинг манзиллари) кўрсатилади. Бу жадвалларга тармоқ маъмури ёки тармоқнинг топологиясини ва боғламаларнинг ҳолатини таҳлил қилишнинг мураккаб махсус дастурлари ўзгартиришлар киритиши мумкин. Улар маршрутларни янгилайди ва коммутация жадвалига ўзгартиришлар киритади.

Маршрут аниқланганидан кейин барча транзит боғламалар коммутация жадвалларига зарур маълумотлар киритилганидан кейин маълумотлар узатиш жараёнининг ўзи бошланади. Тармоқнинг ўзаро ишлайдиган ҳар жуфт фойдаланувчиси учун (охирги боғламалар) ҳаракатланиш маршрути коммутациянинг оралиқ операциялари билан ажратилади. Жўнатувчи интерфейсига (портига) маълумотлар жойлашади, транзит боғламалар бу маълумотларни ўзининг бир киришидан коммутация жадвалига мос керакли чиқишга қайта узатилишини бажаради. Вазифаси маълумотларни коммутациялаш (узатиш) ҳисобланган қурилма коммутатор (3.6-расм) дейилади. Унинг вазифаси келган оқим белгилари таҳлил этиш, бу белгиларни коммутация жадвалидаги маълумотлар билан таққослаш ва улар мос тушганида бу оқимни маршрутда кўзда тутилган ўзининг чиқишларига йўналтириш ҳисобланади.

Коммутатор ҳам махсус қурилма, ҳам коммутатор вазифасини бажарадиган компьютер бўлиши мумкин. Бу аввал айтилгандек узатишни тезлаштириш учун оқим қисмларга (пакет, кадр, ячейка) бўлинади. Бу қисмлар мустақил равишда турли параллел маршрутларда узатилади. Умумий оқимни таркибий қисмларга бўлиш масаласи демультиплексирлаш, яъни умумий йиғинди оқимни бир неча ташкил этувчи қисмларга бўлиш дейилади. Охирги боғламада умумий оқимининг юбориш нуқтасига турли маршрутларда ўтадиган алоҳида қисмларини йиғишга тескари операцияси мультиплексирлаш дейилади. Мультиплексирлаш ва демультиплексирлаш операциялари муҳим аҳамиятга эга, шунинг учун умумий оқимни бўлиш ва узатилганидан кейин унинг йиғилишисиз юборилганда ҳар бир оқимга алоҳида алоқа каналини ажратиш зарур бўлади, бу ўз навбатида тармоқда алоқа линияларининг ошишига олиб келади.

Мультиплекслаш ва демультиплекслаш коммутаторлар аппаратуралари таркибида ишлатилади. Бу коммутаторлар ишлаш дастурига ўрнатилган ва кириш билан чиқиш нуқталари орасида коммутация билан бажариладиган алгоритмлардир (3.7-расм). 1, 2, 3, 5 коммутаторлар 4-чи коммутатор учун узатадиган ёки қабул қиладиган томон ҳисобланади. Бу расмда битта коммутаторга бир неча каналларнинг уланишига мисол келтирилган. Бошқа вариант икки коммутаторнинг бир физик алоқа канали орқали (3.8,а-расм) ёки иккита бир томонлама йўналтирилган физик каналлар орқали (3.8,б-расм) ўзаро алоқада бўлиши. Бундай ўзаро ишлашни ташкил этиш фақат коммутаторлар орасида бўлмасдан охирги боғлама компьютери ва коммутатор орасида ҳам ўрнатилиши мумкин.