Дәріс 3 Деректерді жергілікті желі арқылы жіберу
Бұл дәрісте біз деректерді жергілікті желі арқылы жіберудің негізгі қағидаттарын, желілік коммуникацияның маңызды элементтерін, протоколдардың рөлін, желілік стандарттарды және олардың дамуын зерттейміз. Сондай-ақ, иерархиялық желілік құрылымдар мен Ethernet технологиясының ерекшеліктеріне тоқталамыз.
Коммуникацияның Үш Негізгі Элементі
Кез келген желінің басты мақсаты – байланыс пен ақпарат алмасуды қамтамасыз ету. Ақпарат алмасудың барлық әдістерінде үш ортақ элемент бар:
1. Хабар Көзі (Жіберуші)
Хабарды жіберетін адам немесе электрондық құрылғы. Ол ақпаратты бастапқы нүктеден басқа жерге жеткізеді.
2. Хабар Алушы (Адресат)
Жіберілген хабарды қабылдап, оны түсіндіретін адам немесе құрылғы. Алушы хабардың соңғы нүктесі болып табылады.
3. Беру Ортасы (Арна)
Хабардың көзден алушыға жеткізілетін физикалық немесе логикалық жолы. Бұл сымды кабель, сымсыз сигнал немесе басқа да байланыс ортасы болуы мүмкін.
Бұл элементтердің үйлесімді жұмысы деректер алмасудың тиімділігін қамтамасыз етеді.
Байланыс Хаттамаларының Маңыздылығы
Адамдар арасындағы қарым-қатынас сияқты, компьютерлік желілерде де деректер алмасу белгілі бір ережелер мен келісімдерді талап етеді. Бұл ережелер хаттамалар деп аталады. Хаттамалар деректердің желі бойынша дұрыс жіберілуін, қабылдануын және түсіндірілуін қамтамасыз етеді.
Ақпарат алмасуды реттейтін хаттамалар:
Неліктен хаттамалар өте маңызды?
Егер желідегі құрылғылар әртүрлі хаттамаларды қолданса, олар бір-бірін түсіне алмайды. Хаттамалар компьютерлер арасындағы ақпарат алмасудың барлық аспектілерін – форматты, хабарлама өлшемін, синхрондауды және кодтауды анықтайды.
Интернет және Желілік Стандарттар
Интернетке қосылатын құрылғылар санының үнемі өсуіне және технологиялардың дамуына қарамастан, қызметтердің үздіксіз жұмысын қамтамасыз ету үшін стандарттау қажет.
Стандарттың анықтамасы
Стандарт — белгілі бір әрекеттерді орындау ретін анықтайтын ережелер жиынтығы. Желі және интернет стандарттары барлық құрылғыларда бірдей хаттамалар жиынтығының іске асырылуына кепілдік береді.
Стандарттардың артықшылықтары
Желілік стандарттарды әртүрлі ұйымдар әзірлейді, жариялайды және өзгертеді. Интернет стандарттарының дамуын Интернет-технологиялар жөніндегі инженерлердің жұмыс тобы (IETF) бақылайды және олар RFC (Request for Comments) құжаттарында тіркеледі.
Хаттама Стектері және Көп Деңгейлі Модельдер
Хосттар арасында ақпарат алмасу үшін бірқатар хаттамалар өзара әрекеттесуі қажет. Бұл хаттамалар хаттама стегі ретінде ұсынылады, мұнда хаттамалар көп деңгейлі иерархияны құрайды.
Хаттама стегінің құрылымы
Көп деңгейлі модельдердің артықшылықтары:
Желіаралық өзара іс-қимылдың алғашқы көп деңгейлі моделі – Интернет желісінің моделі 1970-ші жылдардың басында құрылды. TCP/IP хаттамалар жиынтығы осы модельге негізделген.
Желілік Модельдердің Әртүрлі Түрлері
Желі бойынша сәтті ақпарат алмасу үшін қолданылатын модельдердің екі негізгі түрі бар:
1. Протоколдық Модельдер
Хаттамалардың белгілі бір жиынтығының құрылымына сәйкес келеді. Олар пайдаланушылардың деректер желісімен өзара әрекеттесуі үшін қажетті барлық функцияларды береді. Мысалы, TCP/IP протоколдық моделі.
2. Эталондық Модельдер
Нақты деңгейде орындалуы тиіс функцияларды сипаттайды, бірақ сол функцияның қалай іске асырылатынын анықтамайды. Негізгі мақсаты — желі бойынша байланыс үшін қажетті функциялар мен процестерді анық түсінуге ықпал ету.
Open Systems Interconnection (OSI) моделі эталондық модельдің кеңінен танымал мысалы болып табылады. Ол деректерді беру желілерін жобалау, операцияларға қойылатын техникалық талаптар, сондай-ақ ақаулықтарды іздеу және жою үшін қолданылады.
OSI Моделі және Тапсырмаларды Бөлу
OSI моделі деректерді желі арқылы жылжытуды жеті деңгейге бөліп көрсетеді. Әрбір деңгей үлкен тапсырманың шағын бөлігі болып табылады, бұл басқаруды және ақаулықтарды жоюды жеңілдетеді.
7. Қолданбалы деңгей
Желілік қолданбалар мен процестерді қамтамасыз етеді.
6. Ұсыну деңгейі
Деректерді форматтауды, шифрлауды, қысуды басқарады.
5. Сессия деңгейі
Қолданбалар арасындағы байланыс сессияларын орнатады және басқарады.
4. Тасымалдау деңгейі
Деректерді сегменттеуді, қателерді тексеруді және ағын бақылауын қамтамасыз етеді.
3. Желілік деңгей
Деректерді маршруттауды және логикалық адрестеуді басқарады (IP адрестер).
2. Арналық деңгей
Физикалық адрестеуді (MAC адрестер), деректерді кадрлауды қамтамасыз етеді.
1. Физикалық деңгей
Деректерді физикалық орта арқылы беруді (биттерді кодтау) және аппараттық қамтамасыз етуді қамтиды.
Бұл модель желілік мамандарға ақаулықтарды табуда және желі функцияларын анықтауда үлкен көмек көрсетеді.
Ethernet Технологиясының Эволюциясы
Ethernet – сымды жергілікті желілерде қолданылатын кең таралған технология. Бастапқыда әрбір жеткізушінің жеке проприетарлық байланыс әдістері болған кезде, стандарттаудың арқасында Ethernet желілерге көптеген артықшылықтар әкелді.
Ethernet стандарттаудың артықшылықтары:
Ethernet протоколдары деректер пішімін және оларды сымды желі арқылы беру тәсілдерін анықтайды. Ethernet стандарттары OSI моделінің 1 және 2 деңгейлерінде қолданылатын хаттамаларды сипаттайды. Электротехника және электроника инженерлері институты (IEEE) Ethernet және сымсыз байланыс стандарттарын әзірлеумен айналысады. Ethernet стандарттарымен 802.3 комитеті жұмыс істейді.
Инкапсуляция және Желілердің Иерархиялық Құрылымы
Компьютерлік желіде хабарды жеткізу және өңдеу үшін белгілі бір пішімдеу ережелерін ұстану қажет. Бұл процесс инкапсуляция деп аталады.
01
Инкапсуляция
Жіберілген хаттың алушыға жетіп, түсінілуі үшін автор жалпы қабылданған форматты пайдалануы керек. Компьютерлік хабарлар желі арқылы жіберер алдында "кадр" деп аталатын арнайы пішімге инкапсуляцияланады.
02
Кадр және MAC мекенжайы
Кадр конверт сияқты әрекет етеді: онда хост-көзі мен мақсаты мекенжайлары көрсетілген. Әрбір Ethernet хостына бірегей физикалық мекенжай (MAC мекенжайы) беріледі, ол хосттың желідегі орнын емес, оның идентификаторын анықтайды.
03
Иерархиялық желінің қажеттілігі
Егер Интернеттегі миллиондаған хосттардың тек бірегей MAC мекенжайы болса, оларды табу қиын болар еді. Сондай-ақ, Ethernet технологиясы кең тарату трафигінің үлкен көлемін тудырады, бұл желінің жұмысын баяулатады.
04
Иерархиялық құрылымның артықшылықтары
Үлкен желілерді кішірек, басқарылатын бөліктерге бөлу үшін иерархиялық желілік архитектура қолданылады. Бұл дизайн тиімділікті арттырады, жүйені оңтайландырады және желіні қажет болған жағдайда масштабтауға мүмкіндік береді.
Иерархиялық Желілер: Деңгейлер және Адрестеу
Иерархиялық желілік құрылым деректерді тиімді басқару үшін үш негізгі деңгейден тұрады, әрқайсысының өзіндік рөлі мен адрестеу механизмі бар.
Қол жеткізу деңгейі
Соңғы пайдаланушы құрылғыларын желіге қосады. Көптеген хосттарды коммутаторлар арқылы байланыстырады.
Тарату деңгейі
Әртүрлі желілерді қосады және олардың арасындағы ақпарат ағынын бақылайды. Маршрутизаторлар арқылы деректерді маршруттау жүзеге асады.
Негізгі деңгей
Қайталанатын қосылыстары бар жоғары жылдамдықты магистралды деңгей. Көптеген деректерді жылдам беруді қамтамасыз етеді.
Логикалық IP мекенжайы
Хосттың желідегі орналасуына байланысты беріледі (мысалы, IPv4, IPv6). Желілік әкімші оны жергілікті желі сипаттамаларына негіздеп тағайындайды.
Физикалық MAC мекенжайы
Хосттың желілік адаптеріне орнатылған және өзгермейтін физикалық мекенжай. Желідегі хосттың орналасуына қарамастан тұрақты болып қалады.
Бұл деңгейлер бірлесіп, үлкен және күрделі желілердегі деректер трафигін басқаруды және оңтайландыруды қамтамасыз етеді.