Тасымалдау кезінде пайда болатын қателер

Байланысты ұйымдастыруда қолданылатын электрондық компоненттер немесе кабельдерде айбарлы разрядтар, кернеу импульстері мен басқа да электромагниттік бөгеулер әсерінен керексіз электр токтары туындауы мүмкін. Күшті бөгеулер (әсіресе, егер олар айбарлы разрядтар нәтижесінде туындайтын болса) желі құрылғысын зақымдауы мүмкін. Алайда әдетте бөгеулер деректерді жіберу үшін қолданылатын сигналдарды құрылғыны зақымдамай-ақ, тек бұрмалайды. Электр сигналының едәуір бұрмалануы бір немесе бірнеше деректер биттерін қабылдаушымен дұрыс емес интерпретацияны тудыруы мүмкін. Кейбір жағдайларда бөгеулер сигналды дерлік жойып жібереді, ал бұл жіберуші мәліметті жібергеннен кейін қабылдаушының деректер түсуін байқамай қалуына жол береді деген сөз. Кейбір кезде бөгеулер тұрып қалатын тасымал линиясында мүлдем кері әсер тудыруы мүмкін: жіберуші ештеңе жібермесе де, қабылдаушы түскен бөгеулерді биттер немесе символдардың мүмкін боларлық тізбегі сияқты интерпретациялануы мүмкін. Жоғалу, бұрмалану немесе биттердің еріксіз пайда болуы жалпы атпен тасымалдау қателері деген атпен танымал және компьютерлік желілердің күрделілігінің негізгі себебі болып табылады.

Компьютерлік желілер күрделендірудің негізгі себебі тасымалдаудың цифрлік жүйелері кездейсоқ деректердің пайда болуын, жоғалуын немесе тасымалданатын деректердің бұрмалануын тудыратын бөгеулерге қабылдампаз болуына байлынысты.

Жұптықты бақылау биттері мен олардың деректерді тасымалдау дұрыстығын тексеру үшін қолданылуы. Бақытқа орай, бөгеулер жиі туындамайды және барлық байланыс жүйелерінде емес. Мысалы, байланыстың жергілікті линиялары кейде күрделі проблемаларсыз-ақ бірнеше жылдар бойы жұмыс істейді. Сонымен бірге алыс қашықтыққа арналған линиялардағы бөгеулердің кішкене ғана болғаны сонша, модемдер оларды автоматты түрде қалпына келтіреді. Алайда тасымалдау барысындағы қателердің туындауының төмен ықтималдылығына қарамастан, желі жобалаушылары олардың қашып құтылмайтындығын мойындайды және осы қателерді табуға және оларды жоюға арналған аппараттық және программалық механизмдерді қарастырады.

Алдыңғы тарауда қателерді анықтау үшін RS-232 аппараттық қамтамасыздануында қолданылатын механизмдердің бірі қарастырылған болатын: символ түскен кезде қабылдағыш таймерді іске қосады да, оның көмегімен кіріс символының биттерін тексереді. Егер линиядағы кернеу әр битті жіберудің күтілетін ұзақтығы кезінде тұрақты болып қалмаса немесе стоптық бит анықталған бір уақытта пайда болмаса, аппараттық қамсыздану қате туралы хабарлайды. Сонымен бірге, көптеген RS-232 линиясында екінші механизм қолданылады, ол әр символдың өзгертілмеген түрде түсуін қамтамасыздандыруға мүмкіндік береді. Жұптықты бақылау деген атпен танымал бұл механизм жіберушінің жұптықты бақылау биті деп аталатын қосымша битін есептеуді және оны әр символға жөнелту алдында қосуды талап етеді. Символдың барлық биттері түскен соң, қабылдаушы жұптықты бақылау битін өшіріп, жіберуші орындайтын есептеулерді орындайды, яғни алынған нәтиже жұптықты бақылау биті мәнімен сәйкес келетінін, келмейтінін тексереді. Жұптықты бақылау кезіндегі есептеу алгоритмі символ биттерінің бірін жіберу кезіндегі бұрмалану жағдайында қабылдаушымен орындалатын есептеулер нәтижелері жұптықты бақылау битімен сәйкес келмесе, қабылдаушы қате туралы хабарлайтындығы көрсетілген.

Жұптықты бақылаудың екі формасы бар – жұп және тақ кодты; жіберуші мен қабылдаушы олардың қайсысын пайдаланатынын өзара келісуі қажет. Осы форманың кез-келгенінде белгілі бір символ үшін жұптықты бақылау биттеріне есеп жүргізудің күрделі емес алгоритмі пайдаланылады. Жұп кодты жұптықты бақылауды қолдану үшін жіберуші жұптықты бақылау битін 0 немесе 1-ге теңестіреді, яғни 1 биттерінің жалпы саны жұп болады. Осылайша, жұптықты бақылаудың жұп кодын қолдану кезінде 0100101 символы үшін жұптықты бақылау биті 1-ге тең, өйткені символ 1 биттерінің тақ санын құрайды, ал 0101101 символы үшін жұптықты бақылау биті 0-ге тең, өйткені символ 1 биттерінің жұп санын құрайды. Сондықтан, тақ кодты жұптықты бақылауды қамтамасыз ету үшін жіберуші жұптықты бақылау битін 1 биттерінің жалпы саны тақ болатындай етіп орнатады. Символдар түскен соң қабылдаушы жұптықты бақылауды орындау үшін 1 биттерінің санын анықтайды. Егер символдың барлық биттері бұрмаланусыз алынған болса, қабылдаушымен есептелген жұптықты бақылау биті жіберушімен орнатылған битпен сәйкес келсе, онда деректер қатесіз келді деп есептелінеді, егер тасымалдау процесінде биттердің бірі бұрмаланған болса, онда қабылдаушы есебі жіберуші есебімен сәйкес келмейді де, қабылдаушы жұптықты бақылау қателігі туралы хабарлайды. Жұптықты бақылау әдісі барлық желілік аппараттық және программалық қамтамасыздануда қолданылатын маңызды принцип болып табылады.

Қателерді табу үшін желілік жүйелер әдетте деректермен қоса кішігірім қызметтік ақпарат бөлігін жібереді. Жіберуші осы ақпарат құрамын оларға жіберілетін деректер үшін анықтайды, ал қабылдаушы десте тасымалының дұрыстығын тексеру үшін сол есептеулерді орындайды.

Қателерді табу. Жұптықты бақылау бір биттегі қателерді сәтті табуға мүмкіндік бергенімен, ол барлық мүмкін қателерді таба алмайды. Егер тасымалдау кезінде екі символ биті бұрмаланғанда не болатынын қарастырайық. Мысалы, жұп кодты жұптықты бақылау жіберушімен берілетін биттер жұптықты бақылау биттерімен қоса 1 биттерінің жұп санын құрауы тиіс дегенді білдіреді. Егер тасымал кезінде екі бит мәні бұрмаланса, онда мынадай жағдайлар орын алуы мүмкін: екі бұрмаланған бит алдымен 0 мәніне, кейін екуі д 1 мәніне не біреуі 0, екіншісі 1 мәніне тең болады. Егер екі 0 биті 1 биттеріне түрленсе, онда 1 биттерінің жалпы саны жұптық өлшемге артады және сондықтан да жұп кодтық жұптықты бақылау ережесі бұзылмайды. Сондай-ақ, егер екі 1 биті 0-ге ауысса, онда жұп кодты жұптықты бақылау ережесі бұрынғыдай сақталады, өйткені 1 биттерінің жалпы саны жұптық өлшемге кемиді. Және бастысы, жұп кодты жұптықты бақылау ережесі, егер 1 биті 0-ге, ал 0 биті 1-ге ауысса сақталады, өйткені 1 биттерінің жалпы саны бұрынғыдай қалады.

Көрсетілген мысал мынаны дәлелдейді: жұптықты бақылау символдың екі битінің мәні өзгеретін тасымал қателерін табуға жол бермейді. Шындығында, жұптықты бақылау биттердің жұп саны өзгеретін тасымалдау қателерін табуға жол бермейді. Тым болмаса, барлық сегіз 1 бит 0 битіне айналуы мүмкін, ал символ бәрібір жұптықты бақылаудан өтіп кетуі мүмкін.

Тасымалдау барысындағы қателерді табуға тиісті жұптықты бақылау схемасы әр символмен бірге ақпараттың бір артық битін жіберуді қарастырады. Алайда мұндай бақылау қабылдаушыға бір бит мәнінің өзгерген, өзгермегенін анықтауға мүмкіндік берсе де, жұптықты бақылау биттердің жұп саны түрленген тасымалдау қателерін табуға мүмкіндік береді.

Мамандар тасымалдау барысындағы қателерді табу проблемаларын талдап, бірнеше альтернативті механизмдерді ойлап тапты. Олардың барлығы да жіберілген тасымалды қызметтік ақпарат деректерімен қоса қарастырады және осы алынған деректер бұрмаланған ба, жоқ па екенін қабылдаушымен тексеруді қолдануды қарастырады. Бұл механизмдер мыналармен ерекшеленеді: қосымша ақпарат көлемімен, алгоритмнің есептеуіш күрделілігімен және қате биттер санымен. Әрине, егер тасымалдау жүйесі барлық биттерді дерлік бұрмаласа, онда тек деректер ғана емес, сонымен бірге қызметтік ақпарат та бұрмалануы мүмкін. Сондықтан қателерді табудың барлық әдістері жуықталған болып келеді: олар қолайлы шығындар есебіне орай бұрмаланған деректерді қабылдау ықтималдығын тек кемітеді.

Бақылау сомасы көмегімен қателерді табу.Қателерді табудың көптеген әдістері болғанымен, тәжірибеде олардың аз ғана бөлігі қолданылады. Көптеген компьютерлік желілік жүйелерде әр дестемен бірге қабылдаушы қателерді таба алатын бақылау сомасын жіберу қарастырылған. Бақылау сомасын есептеу кезінде жіберуші барлық деректерді екілік бүтін сан тізбегі ретінде қарастырады. Бұл – деректердің тек бүтін санды мәндерден ғана тұруы керек деген сөз емес: олар символдардан, жылжымалы үтірлі сандардан немесе суреттерден де тұруы мүмкін. Желілік жүйе бақылау сомасын есептеу кезінде осы деректерді бүтін сан тізбегі ретінде қарастырады. 5.5-суретте кішігірім мәтін жолы үшін 16-биттік бақылау сомасы қалай есептелетіні көрсетілген. Бақылау сомасын есептеу кезінде жіберуші әр символдар жұбын 16-биттік бүтін сан ретінде қарастырып, осы сандардың сомасын табады. Егер сома 16 биттен асып кетсе, тасымал биті соңғы сомаман қойылады.

4865+6С6С+6F20+776F+726C+642E+тасымал биттері=71FC.

5.5 - сурет. ASCII символынан тұратын жол үшін 16-биттік бақылау сомасын есептеуге мысал. Символдар 16-биттік өлшемге топталып, 16-биттік арифметиканы қолдана отырып қойылады және тасымал биттері нәтижеге қосылады.

Бақылау сомасын қолданудың артықшылықтары да, кемшіліктері бар. Негізгі артықшылық бақылау сомасының кішігірім көлемімен және қарапайым есептеулерді қолданумен байланысты. Бақылау сомасын есептеу әдісі жүзеге асырылатын көптеген желілерде 16-биттік немесе 32-биттік бақылау сомалары қолданылып, бүкіл дестеге бір ғана бақылау сомасы есептелінеді. Бақылау сомасының кішігірім көлемі - оны жіберуге жұмсалатын шығынның деректерді жіберуге жұмсалған шығыннан аз екенін білдіреді. Сонымен қатар, бақылау сомасын есептеген кезде қосу операциясы ғана қолданылатындықтан, бақылау сомасын құру мен тексеру аз ғана есептеулерді қажет етеді.

Бақылау сомасын қолданудың кемшілігі болып барлық таралған қателер байқалмайтыны саналады. 2-кестеде бақылау сомасы деректердің әр төрт элементінің биті бұрмаланатын тасымалдау қателерін табуға мүмкіндік бермейтіні көрсетілген. Бұрмалануға қарамастан, қабылдаушы дестенің дұрыс бақылау сомасына ие екендігін анықтайды.

2-кесте. Бақылау сомасының кейбір тасымалдау қателерін табауға мысал. Деректің әр элементінің екінші битінің мәні қарама-қайшы мәнге өзгеруі нәтижесінде сол бақылау сомасы қайта өңделеді.

Деректер элементінің екілік мәні	Бақылау соммасының мәні	Деректер элементінің екілік мәні	Бақылау соммасының мәні
0001 0010 0011 0001 Итого	1 2 3 1 7	0011 0000 0001 0011	3 0 1 3 7

Қателерді циклдік артық код бойынша бақылау көмегімен табу. Әр дестедегі қызметтік ақпарат көлемін ұлғайтпастан, желілік жүйелерде қалайша көп көлемді қатені табуға болады? Бұл мақсатқа циклдік артық код (CRC – Cyclic Redundancy Check) бойынша бақылау көмегімен жетуге болады, ол бақылау сомасын қолдануға қарағанда көп қателерді табуға мүмкіндік береді.

Циклдік артық кодты есептеу үшін қолданылатын аппараттық қамсыздануда екі қарапайым компонент: жылжымалы регистр және «шығушы НЕМЕСЕ» (XOR) логикалық операциясының орындалу схемасы қолданылады. 5.6 - суретте екі кіріс мәнді «шығушы НЕМЕСЕ» операциясын орындау нәтижесіне сәйкес келетін мәнді қайта өңдейтін аппараттық құралдар көрсетілген.

5.6 - сурет. (а) – «шығушы НЕМЕСЕ» мәнін есептеу үшін қолданылатын аппараттық құралдар схемасы, және (б) – кіріс мәндерінің 4 комбинациясының әрқайсысы үшін шығыс мәндері. Мұндай аппараттық блоктар циклдік артық кодты есептеу үшін қолданылады

Циклдік артық кодты есептеу үшін қолданылатын екінші аппараттық құрылғы жылжымалы регистр болып табылады. Жылжымалы регистрді туннельмен салыстыруға болады, яғни онда биттер бірінің артынан бірі оңнан солға жылжиды. Жылжымалы регистр биттердің тұрақты санын құрайды (мысалы, ол 16 биттен тұруы мүмкін), сондықтан әр жаңа бит түскен кезде регистрден бір бит шығуы тиіс. Сонымен бірге әр жылжымалы регистр сол жақтағы бит мәнін беретін шығыстан тұратыны тұжырымдалады. Шеткі сол жақтағы бит мәнін өзгерткен кезде шығыс мәні де өзгереді.

Жалпы түрде, жылжымалы регистр екі операцияны: инициализация мен жылжуды орындайды.инициализацияны орындаған кезде жылжымалы регистр барлық биттерді 0 мәніне теңестіреді. Нәтижесінде, оның шығысында нөлдік мән теңеседі. Жылжуды орындаған кезде жылжымалы регистр бір мезетте барлық биттерді бір позицияға оңға жылжытып, ағымдағы кіріс мәніне тең ең шеткі оң жақтағы битті теңестіреді және шығыс мәніне ең шеткі сол жақтағы битті теңестіреді. 5.7-суретте биттер жылжу операциясы кезінде қалай жылжитыны және шығыс мәні қалай өзгеретіні көрсетілген.

Ең бастысы, жылжымалы регистрдің кіріс мәнінің өзгерісі осы мәннің енгізілуін тудырмайды: жылжымалы регистр кіріс мәнін жылжу орындаған кезде ғана есептейді. 5.7.а. суретте кірісі 1-ге тең бола тұра жылжу орындалатын кезге дейін ең шеткі оң жақтағы бит мәні 0-ге тең болатындығы көрсетілген.

5.7-сурет. Жылжымалы регистрдің жылжуды орындауға дейінгі (а) және орындаудан кейінгі (б) күйі. Жылжу кезінде әр бит солға қарай бір позицияға жылжиды, ал шығыс мәні ең шеткі сол жақтағы битке тең болады.

Құрылымдық блоктардың бірігуі. 5.8-суретте 16-биттік циклдік артық кодты есептеу үшін «шығушы НЕМЕСЕ» операциясын орындайтын 3 блок пен 3 жылжымалы регистрдің қалай бірігу керектігі көрсетілген. Бұл аппараттық құралдар қымбат емес және олардың орнатылуы қарапайым.

5.8-сурет. Циклдік артық кодты есептеу үшін қолданылатын аппараттық құралдар схемасы. Бұл құрылғыға хабарлама биттерін енгізгеннен кейін жылжымалы регистрлер хабарламаның 16-биттік циклдік артық кодын құрайды.

Бұл суретте көрсетілгендей, аппараттық құралдар «шығушы НЕМЕСЕ» блогы көмегімен байланысқан 3 жылжымалы регистрден тұрады. Ең шеткі сол жақтағы жылжымалы регистрдің шығыс мәні «шығушы НЕМЕСЕ»-нің 3 блогына бір уақытта түседі. Бұл мысалда жылжымалы регистр 5, 7 және 4 биттерді құрайды. Циклдік артық кодты есептеу үшін барлық жылжымалы регистрлер мәндерін алдымен 0-ге теңестіріп, сосын схемаға хабарлама биттері бір бірден беріледі. Ал бұл – хабарламаның бір биті кіріс ретінде бейнеленген нүктедегі «шығушы НЕМЕСЕ» ең шеткі оң жақ блогының кірісіне түседі дегенді білдіреді және барлық 3 дылжымалы регистр бір уақытта жылжуды орындау командасын алады. Аппаратура бұл процедураны хабарламаның әр биті үшін қайталайды. Барлық хабарлама схемаға енгізілген соң жылжымалы регистр осы хабарламаның 16-биттік циклдік артық кодын құрайды. Қабылдаушы аналогтық аппараттық құралдарды кіріс хабарламалардың циклдік артық кодын есептеу үшін және жіберуші жіберген CRC-мен сәйкес келетіндігін тексеру үшін қолданады.

Стандартты алгоритмдердегі циклдік артық кодтарды тексеруді жеңілдету үшін жоғарыда сипатталған CRC схемасы біршама модифицирленеді: CRC-ді есептеу кезінде жіберуші хабарламаға қосымша оналтылық нөлдік биттерді тіркейді. Математика тұрғысынан осы қосымша нөлдер нәтижелік циклдік артық кодты инверсиялық, яғни қабылдаушы жұмысын жеңілдететін кері түрге айналдыратынын дәлелдеп беруге болады. Кіріс хабарламаның CRC-ін есептеп, сосын оны түскен CRC-мен салыстырудың орнына, қабылдаушы кіріс хабарламаның CRC-ін ондағы циклдік артық кодпен бірге есептейді. Егер барлық биттер дұрыс алынған болса, есептелінген мән 0-ге тең болады. Бұл әдістің артықшылығы – он алты биттің 0-ге теңдігін тексеру өте қарапайым орындалатындығы болып табылады.

Формальды емес талдаудың өзі циклдік артық код бақылау сомасына қарағанда көп қателерді табатыныдығын көрсетеді. Біріншіден, әр кіріс биті барлық 3 регистрден өтетіндіктен, хабарламаның бір бұрмаланған битінің өзі циклдік артық кодтың соңғы мәнін өзгертіп жібереді. Екіншіден, бұл аппараттық құралдарда ең шеткң сол жақтағы жылжымалы регистр шығысы «шығушы НЕМЕСЕ»-нің әр блок кірісіне түсетін кері байланыс қолданылатындықтан, хабарламаның әр жеке биті соңғы мәнді өзгерте отырып, бірнеше рет жылжымалы регистрден өтеді.

Циклдік артық код бойынша бақылау әдісін математикалық есептеу кезінде хабарламаны бөлуге арналған көпмүше қолданылады. 8-суретте көрсетілген мысалда пайдаланылатын көпмүше мынадай түрде болады:

P(x)=x¹⁶+x¹²+x⁵+1.

Қателер дестесі. Циклдік артық кодкең таралған қателердің келесідей категорияларын табуды оңайлатады. Біріншіден, аппаратураның ақаулығы кейде биттердің белгілі бір топтарын зақымдауды тудырады. Мысалы, ақауға ұшыраған символ бойынша кіріс-шығыс құрылғысы әр символдың екі бірінші мәнін 0 мәніне теңестіріп тастауы мүмкін. Мұндай қателерді кейде тік деп атайды, өйткені олар тік бағанда жол түріндегі символ биттерін ауыстыру кезінде оңай байқалады. Циклдік артық кодтар тік қателерді бақылау сомасына қарағанда жақсы байқайды.

Екіншіден, циклдік артық кодтар әсіресе тасымалданатын деректер биттерінің кішігірім жиынтығының бұрмалануымен пайда болған қателерді табу кезінде өте ыңғайлы. Мұндай бұрмаланулар қателер дестесі деп атайды. Қателер дестесін табу өте маңызды, өйткені олар желілік аппараттық жабдықтаумен жойылуы тиісті көптеген проблемалар себебі болып табылады. Мысалы, қателер дестесі көбінесе айбарлы разрядтар сияқты электр бөгеулері әсерінен және сонымен қатар деректер тасымалданатын кабельмен электродвигательді іске қосқанда пайда болатын электромагниттік бөгеулер әсерінен туындайды.

Фрейм форматы және қателерді табу механизмі. Әдетте желілерде әр фрейммен бірге қателерді табуға қажетті ақпарат жіберіледі. Жіберуші бақылау сомасын немесе циклдік артық кодты есептеп, оларды фрейм деректерімен бірге жібереді. Қабылдаушы да осындай мәнді есептеп, оны фреймде жіберілген қызметтік ақпаратпен салыстырады. 5.9-суретте 5.3-суреттегі берілген фреймнің қарапайым форматын eot символынан кейін 16-биттік бақылау сомасы өрісін қосып қалай кеңейтуге болатындығы көрсетілген.

soh

Байттарды қосқаннан кейінгі деректер блогы

eot

CRC

5.9-сурет. 5.3 - суретте берілген фрейм форматының 16-биттік циклдік артық кодпен модификациялау.

Ескеретін жағдай, фрейм форматындағы soh, eot және esc символдарын алмастыру үшін деректерге байттар қосылады. CRC үшін байттарды қосу қажет пе? Жауап қателерді табу тәсіліне байланысты. Циклдік артық код биттердің еркін жолдарын құрағандықтан, CRC-дегі бір немесе екі сегізбиттік мән арнайы символға (soh, eot және esc) сәйкес болуы мүмкін. Егер символдар жоғалмай, тек зақымданса, қабылдаушы eot символына ілесетін екі символдың фрейм дұрыстығын тексеру үшін қолданылуы тиісті 16-биттік циклдік артық кодты бейнелейтіндігін тұжырымдауға құқылы. Қосымша тексеру ретінде қабылдаушы soh символының келесі фреймнің басы екеніне сендіру мақсатында CRC-ге ілесетін символды қарастыруына болады. Сондықтан егер символдарды жоғалту болмаса, CRC-ге байттарды қосу қажет емес.

Алайда егер тасымал кезінде символдардың жоғалуы мүмкін болса, CRC-ге байттарды қосу тасымалдау сенімділігін арттыруға мүмкіндік береді. CRC-дегі екінші символ жоғалып қалған жағдайды қарастырайық. Егер қабылдаушы eot символына ілесетін 2 сегізбиттік символ CRC-ді құрайтынын мөлшерлесе, онда ол келесі фреймнің soh символын CRдің бөлігі ретінде оқиды. әрине, есептелген CRС-ді оқылғанмен салыстырса, қабылдаушы олардың сәйкес келмейтіндігін байқайды да, фреймді ысырып тастайды. өкінішке орай, осыдан соң қабылдаушы келесі фреймді де өткізіп жібереді, өйткені ол soh символын көрмейді. Осылайша, егер CRC-ге байттарды қосу қолданылмаса, онда бір символдың жоғалуы қабылдаушымен екі фреймнің өтіп кетуін тудыруы мүмкін.

Өз - өзін бақылау сұрақтары:

1. Пакеттер концепциясы нені білдіреді?

2. Пакеттер және уақытты тығыздау арқылы мультиплексорлеу не үшін қажет?

3. Мультиплексорлеу қалай іске асырылады?

4. Пакеттер және аппараттық фреймдер деген не?

5. Байттарды қосу деген не және не үшін пайдаланылады?

6. Қателерді табу әдістері қандай?

Ұсынылатын әдебиеттер

1. Алдажаров Қ.С. Компьютерлік желілер: Оқу құралы. – Алматы: Экономика, 2010. – 144 бет.

2. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоклы: Учебник для вузов. 2-е изд. /В.Г.Олифер, Н.А.Олифер.-СПб: Иэдательство «Питер», 2003.-864с.:ил.

3. Компьютерные сети: учеб. пособие по администрированию локальных и объединенных сетей / А. В. Велихов, К. С. Строчников, Б. К. Леонтьев ; . - 3-е изд., испр. и доп. - М. : Новый издат. дом, 2005. - 304 с.

4. Таненбаум, Э. Компьютерные сети : научное издание / Э. Таненбаум. - 4-е изд. - СПб. : Питер, 2005. - 992 с.

6-лекция . Жергілікті желілер технологиясы және желі топологиясы - 5 сағат

Лекция мақсаты: Жергілікті желілер технологияларымен және желі топологиялармен танысу, олардың ерешеліктерін білу.

Сұрақтар:

1. Екі нүктелі тікелей байланыс

2. Үлестірілетін байланыс арналар және байланыстарды локализациялау принциптері

3. Жергілікті байланыстар технологиясы

4. Аппараттық адрестеу және фрейм типін анықтау.

5. Жергілікті желіні кеңейту.

Екі нүктелі тікелей байланыс. Барлық ертедегі компьютерлік байланыс жүйелерінде алдыңғы бөлімдерде айтылған модель қолданылған. Әрбір байланыс арнасы тек екі компьютерді байланыстырады және осы компьютер қожалығында болады. Екі нүктелі желі немесе ұяшықты желі деп аталатын схеманың үш маңызды қасиеті болады: біріншіден, әрбір байланыс тәуелсіз байланыста болады, сондықтан оған ең сәйкес аппараттық қамтамасыз ету қолданылады, мысалы, сәйкес өткізу қабілеттілікті линия мен модемдер. Екіншіден, байланысқан компьютерлер байланысқа кіру рұқсаты болғандықтан оларға байланыс бойынша деректерді жіберу тәсілін нақты анықтау мүмкін болады. Фрейм форматын таңдау, қателерді табу механизмі және фреймнің максималды өлшемін таңдау мүмкін болады. Әрбір байланыс өзара тәуелсіз болады, сондықтан олардың қолданылымы кез-келген уақытта өзгере алады. Үшіншіден, арнаға кіру рұқсатты екі компьютерде болғандықтан қауіпсіздікті орнату оңай.

Сөзсіз, екі нүктелі байланыстың кемшіліктері де бар. Негізгі кемшілігі екіден көп компьютердің өзара қатынасы негізінде байқалады. Екі нүктелі схемада байланыстар саны компьютердің санының өсуіне байланысты тез өседі. Мысалы, 6.1-суреттте 2 компьютерге 1 байланыс, 3 компьютерге 3, 4 компьютерге 6 байланыс керектігі көрсетілген.

6.1-сурет. 1,2,3,4 компьютерге арналған екі нүктелі байланыстар саны. Байланыстар саны компьютер санына қарағанда тез өседі.

Суретте көрсетілгендей компьютердің толық санына қарағанда екі нүктелі байланыстар саны тез өседі. N компьютерлер үшін байланыстар саны N квадратына пропорционалды.

Тікелей байланыстар саны: =(N²-N)/2.

N компьютерді қосу үшін N-1 жаңа байланысты құруды талап етеді.

Тәжірибеде бұл шығындар өте үлкен, себебі жаңа байланыстар линиялары бұрынғы физикалық жол арқылы өтеді. Мысалы, айталық, ұйымның бес компьютері бар делік, оның екеуі мысалы ғимараттың бірінші қабатында орналасқан, ал үшеуі сол ғимараттың екінші қабатында ораласқан. 6.2-суретте көрсетілгендей егер әрбір компьютердің қалған компьютерлермен байланысы болса, онда бұл екі учаске арсында 7 кабель өтеді және бұл кабельдерді көп жағдайда бір физикалық жолмен өткізу керек.

6.2-сурет. Әрбір қос компьютерге байланысты талап ететін екі нүктелі желі кемшіліктері (екі учаске арқылы өтетін) кабельдің толық саны барлық жалғанған компьютерлер санынан артады.

Суретте көсретілгендей, екі нүктелік желіде желінің 2 учскесі арқылы өтетін байланыстар саны әдетте компьютерлер санынан артық болады. Егер бір уачскесінде орналасқан екі компьютерге тағы бір компьютер қосылатын болса, жағдай қиындайды: компьютердің саны алтыға тең болады, ал екі учаске арқылы өтетін байланыстар тоғызға дейін өседі.