Internet tarmoqlarida kommutatsiya va marshrutizatsiya

Коммутация ва маршрутизация

Коммутациялаш тавсифи

• Компьютерлар айрим топологияга мувофиқ ўзаро
• физик боғланган ва манзиллаштириш тизими танланган бўлсин (9.1-расмга қаранг).
• Энг муҳим муаммо ечилмасдан қолаяпди. Охирги тугунлар орасида маълумотларни
• қндай усулда узатиш керак?
• Транзит тугунлар тармоғи орқали охирга
• тугунларнинг боғланиши коммутациялаш дейилади. Жўнатувчидан олувчига йўлда
• ётадиган тугунлар кетма-кетлиги маршрутни ҳосил қилади.
• Масалан, 1-расмда келтирилган тармоқда 2- ва
• 4-тугунлар тўғридан-тўғри ўзаро боғланмаган ва маълумотларни транзит тугунлар,
• масалан 1- ва 5-тугунлар орқали узатишга мажбур. 1-тугун ўз А ва В интерфейслар
• орасида, 5-тугун эса F ва B интерфейслар
• орасида маълумотларни узатилишини бажариши керак. бу ҳолатда маршрут 2-1-5-4 кетма-кетлик ҳисобланади, бу ерда 2
• – жўнатувчи тугун, 1- ва
• 5 – транзит тугунлар, 4 – олувчи тугун.
• 
• Pie de imagen: 1-расм. Транзит тугунлар тармоғи орқали фойдаланувчиларни коммутациялаш.

Коммутациялаш тавсифи

• Умумий кўринишда коммутациялаш масаласи
• қуйидаги ўзаро боғланган хусусий масалалар кўринишида берилиши мумкин:Улар
• учун маршрутлар ҳосил қилиниши талаб қилинадиган ахборот оқимларини аниқлаш;
• Оқимларни
• маршрутлаштириш;
• Оқимларни
• ҳаракатлантириш, яъни оқимларни таниш ва уларни ҳар бир транзит тугунда локал
• (ажратилган) коммутациялаш;
• Оқимларни
• мультиплекслаш ва
• демультиплекслаш.
• Ахборот оқими тавсифи. Битта транзит тугун
• орқали бир неча маршрутлар ўтиши мумкин. масалан 5-тугун орқали (9.1-расмга
• қаранг) 4-тугун қолган тугунларнинг ҳар бирига жўнатадиган барча мълумотлар,
• шунингдек 3, 4- ва 10-тугунларга келадиган барча маълумотлар ўтади. Транзит
• тугун керакли тугунга олиб борадиган айнан ўша ўз интерфейсига маълумотлар
• оқимларидан ҳар бирини узатилишини таъминлаш учун унга келадиган маълумотлар
• оқимларини танишни билиши керак.
• Ахборот оқими ёки маълумотлар оқими деб
• маълумотларни умумий тармоқ трафигидан ажратадиган умумий белгилар тўплами билан
• бирлаштирилган узлуксиз маълумотлар кетма-кетлигига айтилади.
• Масалан, битта компьютердан келадиган барча
• маълумотлар – оқимни қандай аниқлаш мумкин. бирлаштирувчи белги манбанинг
• манзили ҳисобланади. Бу маълумотларни бир неча нимоқимлар йиғиндиси сифатида
• тасаввур қилиш мумкин, белги юбориш манзили ҳисобланади. Ниҳоят, бу
• нимоқимлардан ҳар бирини, ўз навбатида,
• турли иловалар – электрон почта, файлларни кўчириш дастури, веб-сервер
• ҳосил қилган майдароқ нимоқимларга бўлиш мумкин. Оқимни ҳосил қиладиган маълумотлар
• турли маълумотлар ахборот бирликлари – пакетлар, кадрлар ёки ячейкалар
• кўринишида бўлиши мумкин.

Интернет-тармоқлардаги маршрутлаштириш

• 
• Pie de imagen: 2-расм. Тармоқнинг абстракт модели.
• Маршрут бу жўнатувчидан олувчига йўлда
• ётадиган тугунлар кетма-кетлиги ҳисобланади. Маршрулаштириш масаласи қуйидаи
• икки вазифаларни ўз ичига олади:
• Маршрутни
• аниқлаш
• Танланган
• маршрут ҳақида тармоқни огоҳлантириш.
• Маршрутни аниқлаш маълумотларни
• манзилга етказиш учун улар орқали маълумотлар узатиладиган транзит тугунлар ва
• уларнинг интерфейслари кетма-кетлигини танланишини билдиради. Агар ўзаро
• таъсирлашувчи тармоқ интерфейслари жуфтлиги орасида кўплаб йўллар мавжуд бўлса,
• у ҳолда қандайдир мезон бўйича битта оптимал йўл танланади.
• Хост-манбадан хост-қабуллагичга пакетнинг
• йўлини танланиши масаласи маршрутизатор-манбадан маршрутизатор-қабулагичга
• пакетни танлаш масаласига келтирилади.

Интернет-тармоқлардаги маршрутлаштириш

• Исталган маршрутлаштириш протоколининг ўзаги маршрутизатор-манбадан маршрутизатор-қабулагичга пакетни йўлини аниқлайдиган алгоритм (маршрутлаштириш алгоритми) ҳисобланади. Маршрутлаштириш алгоритмининг вазифаси оддий: берилган маршрутизаторлар ва уларни боғлайдиган линиялар кўплиги учун маршрутлаштириш алгоритми маршрутизатор-манбадан маршрутизатор-қабулагичга “оптимал” йўлни аниқлайди. “Оптимал” сўзи “минимал нархли” йўлни билдиради. Биз кўрамизки, бироқ амалда ўйинга хавфсизлик масалалари каби стратегик мулоҳазалар киради.
• Тармоқни граф кўринишида кўриб чиқишда жўнатувчидан
• олувчига минимал нархдаги йўлни аниқлаш масаласини ечиш учун шундай
• линияларнинг кетма-кетлигини топиш керакки, бунда:
• йўлнинг
• биринчи линияси манба билан боғланган;
• йўлнинг
• охирги линияси манзил билан боғланган;
• iваi - 1 номерларли барча i
• линиялар учун ўша бир тугун
• билан боғланган бўлиш;
• минимал нархли йўл учун йўлнинг барча линиялари
• нархларининг йиғиндиси жўнатувчи ва олувчи орасидаги барча бўлиши мумкин бўлган
• йўллар бўйича минимал ҳисобланади.
• Масалан, 2-расмда А (отправителем) ва С
• (получателем) тугунлар
• орасидаги минимал нархли йўл ADEC маршрут ҳисобланади.

Коммутациялаш усуллари

• Тармоқ ядросини ташкил этишга иккита каналларни коммутациялаш ва пакетларни коммутациялаш фундаментал
• ёндашишлар мавжуд. Каналларни коммутациялашда бутун тармоқ йўлида зарур
• ресурсларни (буферлар, частоталар диапазонлари) алоқа сеанси вақтига
• заҳиралаштириш бўлиб ўтади. Пакетларни коммутациялашда ресурслар зарурат
• бўлганида сўралади ва талаб бўйича ажратилади. Баъзан бир неча хабарлар бир
• вақтда алоқа линиясидан фойдаланишга уриниши мумкин, шунинг учун хабарлар
• навбатини ташкил этишга зарурат вужудга келади.
• Каналлар коммутацияланадиган тармоқларга мисол
• телефон тармоқлари ҳисобланади. Бир абонентга бошқа абонентга маълумотларни
• узатиш зарурати вужудга келганидан нима бўлишини кўриб чиқамиз. Сўзлашувни
• бошлашдан олдин қабул қилувчи ва узатувчи томонлар орасида боғланишни ўрнатиш
• зарур. Мантиқий боғланишдан фарқли равишда кўриб чиқиладиган боғланиш “мавжуд,
• ҳақиқий” ҳисобланади, яъни абонентлар орасидаги йўлда ётадиган барча каналлар
• алоқа ҳолатида бўлади. Телефония тилида бундай боғланиш коммутациялаш дейилади. Коммутациялашда боғланишнинг барча вқтига
• ўзгармас узатиш частотаси ўрнатилади. Бу телефон тармоқларида стандарт
• частоталар полосасининг ишлатилиши туфайли мумкин бўлади.
• Замонавий Интернет,
• аксинча, пакетлар коммутацияланадиган турдаги тармоқ ҳисобланади. Узатилишида
• пакет кўплаб каналлар орқали ўтади, лекин бунда частоталар полосасини ҳеч
• қандай заҳиралаштириш бўлиб ўтмайди. Қандайдир канал ўта юкланганида пакет
• навбатда уни бўшашини кутишга мажбур бўлади. Шундай қилиб, тезкорлик нуқтаи назаридан Интернет
• пакетларни максимал интилиш билан
• етказишга уринсада, етказилиши вақти кафолатланмаган. Ҳар бир телекоммуникацион тармоқни бирдай
• каналлар коммутацияланадиган тармоқларга ёки пакетлар коммутацияланган
• тармоқларга киритиш мумкин бўлмайди. Масалан, асинхрон узатиш режимини
• ишлатадиган тармоқлар (Asynchronous Transfer Mode, ATM) шундай ташкил этилганки, улардаги ресурсларни заҳиралаштириш хабарлар
• навбатларини ташкил этиш билан бирга ишлатилади. Шунга қарамай, компьютер
• тармоқларини каналлар коммутацияланадиган ва пакетлар коммутацияланган
• тармоқларга бўлиш телекоммуникацион тармоқларни ўрганиш учун қулай “жўнатиш
• нуқтаси” ҳисобланади.

Коммутациялаш усуллари

• 3-расмда каналлар коммутацияланадиган
• тармоқнинг тузилмаси келтирилган. Бу тармоқда тўртта коммутаторлар ўзаро алоқа
• линиялари орқали уланган. Линиялардан ҳар бири бир вақтда n та алоқа
• каналларини қўллай олади. Хостлар (персонал компьютерлар, ишчи
• станциялар ва ҳ.к.) коммутаторлардан бири билан
• тўғридан-тўғри уланган. Хостлар жуфтлиги орасига ажратилган тўғри боғланиш (бир
• вақт кўплаб абонентларнинг мулоқот қилишига имкон берадиган “конференция”
• боғланиши, бундай тармоқларда ҳам мумкин, лекин биз уларни кўриб чиқмаймиз)
• ўрнатилади. Шундай қилиб, А хост В хостга пакетларни узатиш имкониятига
• эга бўлиши учун А ва В хостларни боғлайдиган иккита алоқа
• линияларидан ҳар бирида битта частоталар полосасини заҳиралаштириш зарур
• бўлади. Модомики, ҳар ир алоқа линияси бир вақтда n та алоқа каналларини қўллай
• олар экан, алоқа канали полосасининг кенглиги алоқа линияси ўтказиш
• полосасининг 1/п қисмини ташкил этади.
• 
• Pie de imagen: 3-расм. Тўртта коммутаторлар ва тўртта алоқа линияларидан ташкил топган оддий каналлар коммутацияланадиган тармоқ

Пакетли коммутация

• Компьютер тармоқларда катта ҳажмли хабарлар
• кичик фрагментларга пакетларга бўлинади. Узатиш пайтида пакет кетма кет алоқа
• линиялар ва маршрутизаторлар орқали ўтади. Маршрутизаторлар оралиқ сақлаш билан
• узатиш механизмни ишлатади пакет аввал тўлиқ қабул қилинади ва буферга ёзилади,
• кейин алоқа линияга узатилади (5- расм). Маршрутизаторларда йиғиш ўшланиши пайдо бўлади, у пакет узунлигига
• пропорционал:
• Tзн=L/R
• бу ерда L – пакет узунлиги бит, R – чиқиш
• алоқа линиянинг тезлиги бит/с
• Маршрутизатор чиқиш ва кириш алоқа линияларга
• эга. Хар битта алоқа линия чекланган размерга эга бўлган буферга (чиқиш
• навбати) эга. Буфер размери чеклангани учун, шундай ҳолат пайдо бўлиш мумкин,
• янги пакетни жойлашиш учун буферда жой етишмаслиги мумкин. Бу холатда пакет
• йўқотилади ёки янги пакет, ёки навбатда
• турган пакет йўқотилади.
• 
• Pie de imagen: 5-расм. Пакетли коммутацияда пакетларни йиғиш ва ўтказиш.

Пакетли коммутация

• Пакетли коммутация билан оддий тармоқ
• структурани кўриб чиқамиз (6-расм.). А,В хостлари Е хостига биргаликда
• пакетларни жўнатади, А ва В хостларнинг биринчи маршрутизатор билан алоқаси
• 10Мбит/с тезлиги билан Ethernet алоқа линияси билан амалга оширилади.
• Маршрутизатор алоқа линияга пакетларни 1,5Мбит/с тезлиги билан юборади. Агар
• алоқа линия юкланган бўлса пакетлар уни бўшатишни навбатда кутиб турадилар.
• Агар А ва В бирдан пакетларни юборса, нима
• бўлишини кўриб чиқамиз. Хостлар ўртасида синхронизация йўқ, пакетларни узатиш
• тартибини олдиндан айтиб бўлмайди, бу
• усул статик мультиплексорлаш деб айтилади. Хостлар ўртасида пакетлар узатиш
• вақти қўйидагисига тенг:
• Tп=Q*L/R
• бу ерда
• L – пакет узунлиги бит, R – чиқиш алоқа линиянинг тезлиги бит/с, Q –
• хостлар ўртасида алоқа линияларнинг сони.
• Пакетлар тармоққа манба берган тезлиги бўйича
• алоқа линия олдиндан заҳираланмаган
• пайтида киради. Пакетли тармоқ коммутацияли тармоқдан асосий фарқи у хар доим
• пакетларни охирги тугундан қабул қилишга тайёр.
• 
• Pie de imagen: 6-расм. Пакетли коммутация билан оддий тармоқнинг структураси.