ISP - پایگاه دانلود رایگان کتاب | دانلود کتاب

فصل چهارم
مدلسازی یک سوئیچ MPLS

۴-۱- مقدمه
 
 در این فصل ابتدا به بررسی روشهای طراحی سیستمهای تک منظوره  (که سوئیچ های شبکه هم نوعی از آنها می باشند)  و زبانهای  برنامه نویسی  که بدین  منظور بکار می روند  می  پرذازیم ]۱۰[ و سپس به معرفی زبان SMPL می پردازیم. در ادامه به ارائه مدلی برای سوئیچ MPLS  خواهیم پرداخت.
در فصلهای گذشته دیدیم که MPLS قابلیت مجتمع‌سازی هر نوع فنآوری لایه سوم (که عموماً IP می‌باشد) را با هر نوع فنآوری لایه دوم دارا می‌باشد. از آنجا که سیاست کلی مخابرات ایران، استفاده از فن آوری‌های مبتنی بر ارسال فریم  در لایه دوم می‌باشد، در این پروژه فنآوری لایه دوم PPP در نظر گرفته شده است. همچنین بعلت اینکه مدولاتورها و دمدولاتورهای لایه فیزیکی و لایه دو در حال حاضر در دسترس عموم قرار دارد، در مدلسازی کارت خط از پردازش های لایه فیزیکی و لایه دو صرفنظر کرده و مبنای شبیه‌سازی را بر دریافت و ارسال بسته‌های IP (همراه با سرفصل Shim) می‌گذاریم. در صورت استفاده از فنآوری‌های مبنی بر ارسال سلول مثل ATM، این مدل سوئیچ با اعمال تغییراتی می‌تواند برای شبیه‌سازی مورد استفاده قرار بگیرد.
 

۴-۲- روشهای طراحی سیستمهای تک منظوره

بطور کلی به سیستمهایی که دارای عملکرد ثابت می باشند و برای یک کاربرد خاص طراحی و ساخته می شوند، سیستمهای تک منظوره گفته می شود. این سیستمها دارای بخشهای نرم افزاری و سخت افزاری دیجیتال و حتی آنالوگ می باشد. با توجه به پیشرفتهایی که در صنعت ساخت  تراشه ها بوجود آمده است، پیچیدگی سیستمهای تک منظوره بسیار زیاد شده است که نهایتاً به تغییراتی در روشهای طراحی آنها منجر شده است.
روش طراحی قدیمی به این صورت بود که مشخصات سیستم به صورت دستی و بازبانهای طبیعی مانند انگلیسی تهیه می شد و طراح سیستم بنا به تجربه و مهارت خود، این مشخصات را به بخشهای مختلف نرم افزار و سخت افزار تقسیم بندی می نمود و بخشهای مختلف را به متخصصین مربوطه تحویل می داد. ابتدا طراحان سخت افزار مشخصات بخش سخت افزار را به زبانهایی مانند Verilog  و یا VHDL تبدیل می‌نمودند و سپس عملیات سنتز توسط ابزارهای طراحی با کمک کامپیوتر (CAD)  انجام می‌گرفت. با آماده شدن نمونه اولیه سخت افزار، این نسخه تحویل مهندس نرم افزار گردیده و کارنرم افزار نویسی آغاز می شد و بعد از عملیات سنتز و کامپایل کردن  نرم افزار، کد بر روی پروسسور سیستم اجرا می شد و سرانجام عملیات مجتمع کردن سیستم  انجام می شد .
این روش دارای مشکلات اساسی بود که نیازهای جدید را بر آورده نمی ساخت. به عنوان مثال طراحی سخت افزار و نرم افزار در چندین مرحله انجام می گرفت که باعث اتلاف زمان می شد. دیگر اینکه کشف خطاهای ممکن در مشخصات سیستم و یا در بخش سخت افزار ممکن است بسیار دیر صورت بگیرد، مثلاً زمانی که مهندس نرم افزار مشغول طراحی نرم افزار می باشد. بدین ترتیب حذف این خطاها بسیار پرهزینه خواهد بود. همچنین بعلت استفاده متخصصین مختلف از زبانها و ابزارهای کاملاً متفاوت، ارتباط این افراد با یکدیگر قطع می شود. همچنین روش قدیمی طراحی اجازه استفاده از طرح های حاضر و آماده را به سادگی امکان پذیر نمی نماید.
روشهای جدید طراحی مبنی بر این ایده می باشند که طراحی در سطح سیستم   و حصول اطمینان از درستی عملکرد سیستم قبل از ساخت اجزا می تواند جلوی انتشار خطا به مراحل بعدی را بگیرد. همچنین با ارائه یک مدل قابل اجرا و قابل شبیه سازی از سخت افزار به مهندسین نرم افزار، آنها قادر خواهند بود کار پیاده سازی و سنتز نرم افزار را همزمان با سنتز سخت افزار شروع و اجرا نمایند. استفاده از یک زبان برای مدلسازی و شبیه سازی تمامی اجزاء سیستم، ارتباط بین گروههای طراح مختلف را به سادگی میسر می نماید که مزایای زیادی به همراه خواهد داشت.

۴-۳- مراحل طراحی سیستمهای تک منظوره

سیستمهای تک منظوره شامل بخشهای سخت افزاری و نرم افزاری مختلف می باشند. بخش نرم افزار معمولاً شامل یک سیستم عمل کننده همزمان  به اضافه یک سری فرآیندهای کنترلی می باشد. همچنین ممکن است فرایندهایی بطور همزمان برروی پردازنده های کمکی مانند پردازنده های سیگنالهای دیجیتال (DSP)  اجرا شوند. بخش سخت افزار شامل پردازنده، حافظه، پردازنده های کمکی و قسمت برقرار کننده ارتباط بین بقیه اجزا می باشد. در بعضی از کاربردها استفاده از مدارات مبدل آنالوگ به دیجیتال و دیجینال به آنالوگ نیز معمول می باشد. بدین ترتیب سیستم شامل اجزای متفاوت با ماهیت های متفاوت می باشد که طراحی آنها باید به صورت همزمان و با روشهای متناسب با هر بخش صورت پذیرد.
روند طراحی معمولا شامل مراحل متفاوتی می باشد که در هر مرحله مشخصات سیستم یا تهیه می‌گردد (در اولین مرحله ) ویا خروجی مرحله قبل می باشد (System Spesification). این مشخصات به روش خاص تست می شود که آیا درست بوده و انتظارات طراحی را برآورده می سازد (Validation ) و سپس یا به صورت اتوماتیک و یا به صورت ترکیب اتوماتیک – دستی به مشخصات مرحله بعد تبدیل می شود (Synthesis). که در این عمل جزییات پیاده سازی بیشتری به مشخصات مذکور اضافه می شود .

۴-۳-۱- مشخصه سیستم
اولین مرحله در طراحی عبارت است از تهیه مشخصات دقیق سیستم. معمولا این مشخصات در بالاترین سطح، یعنی سطح عملکرد  تهیه می گردد و شامل اطلاعات دقیق نحوه عملکرد سیستم می‌باشد. در این مشخصات هیچ اطلاعاتی راجع به ساختار و نحوه پیاده سازی و حتی زمانبندی وجود ندارد.
مشخصه سیستم را هم می توان به صورت یک زبان طبیعی مانند انگلیسی تهیه نمود (که این روش در سالهای قبل منسوخ گشته است) و هم می توان از زبانهای سطح بالا مانند C/C++ استفاده نمود. استفاده از زبانهای سطح بالا مزایای زیادی را در بردارد. اولا زبانهای طبیعی دقیق نیستند، به این معنی که توسط افراد مختلف به طرق متفاوت تعبیر می شوند. ثانیا آنها را نمی توان مبنای روشها و ابزارهای طراحی اتوماتیک قرار داد.

۴-۳-۲- تایید صحت
هنگامی که مشخصات یک سییستم تهیه می شود باید درستی آن نیز تأیید شود. برای این کار از شبیه سازی  استفاده می شود. در این روش مدل سیستم به اضافه یک سری ورودیها به یک شبیه‌ساز داده شده و شبیه ساز خروجیها و حالات داخلی سیستم را استخراج نموده و نمایش می‌دهد. بدین ترتیب می توان صحت عملکرد سیستم را تعین نمود. واضح است که شبیه سازی نمی تواند درستی سیستم را اثبات نماید و ما را صد درصد مطمئن نماید ولی به هر حال شبیه سازی فراگیرترین و بهترین روش برای تایید صحت سیستم می باشد.
در گذشته قسمتهای نرم افزاری سیستمها جداگانه و بازبانهای سطح بالا شبیه سازی می شدند. قسمت های سخت افزاری هم جداگانه شبیه سازی می شدند اما امروزه،‌ کل سیستم شامل سخت افزار و نرم افزار با هم به طور همزمان شبیه سازی می شوند که به آن شبیه سازی همزمان می گویند.
مزیت شبیه سازی همزمان این است که بسیاری از خطاها و نقائص در تک تک اجزا بروز نمی نمایند بلکه هنگام مجتمع کردن بخشهای مختلف بروز می نماید و برای پیدا نمودن آنها شبیه سازی همزمان لازم است.

۴-۳-۳- سنتز
سنتز به معنی تبدیل یک مشخصه سیستم به دیگری با سطح انتزاع پایین تر و جزییات ساختاری بیشتر می باشد. عمل سنتز بسته به سطح انتزاع می تواند بصورت کاملا اتوماتیک و یا ترکیب اتومامتیک – دستی انجام گیرد. معمولا در سطح انتزاع پایین عملیات سنتز کاملا اتوماتیک انجام می شود.
سنتز معمولا شامل سه مرحله اصلی است:
۱-    نگاشت مشخصه سیستم به معماری: در این مرحله معماری کلی سیستم پیاده سازی شده، تعیین می گردد.
۲-    تقسیم بندی: در این مرحله بخشهای مختلف مشخصه سیستم اولیه به بخشهای نرم افزار و سخت افزار تقسیم می شوند .
۳-    سنتز سخت افزار و نرم افزار: هر کدام از بخشهای نرم افزار و سخت افزار توسط ابزارهای خاص تا مرحله پیاده سازی نهایی رسانیده می شوند .

۴-۴ – زبانهای شبیه سازی
در این قسمت به بررسی زبانهای موجود شبیه سازی می پردازیم و در نهایت برای شبیه سازی سوئیچ MPLS  یک زبان شبیه سازی را انتخاب می کنیم .
در حال حاضر رقابت سختی بین طرفداران زبانهای شبیه سازی برای حصول برتری و تبدیل شدن به استاندارد جامعه طراحی در جریان است. به طور کلی این رقابت دو جبهه دارد. در یکی از جبهات طرفداران زبانهای سطح بالا (به فرماندهی C/C++) و در جبهه دیگر طرفداران زبانهای سخت افزاری مانند Verilog و VHDL قرار دارند.
بطورکلی زبانهای شبیه سازی مطرح را می توان به سه دسته تقسیم نمود:
۱-    زبانهای آکادمیک مانند Ptolemy و Rosetta
۲-    زبانهای براساس Verilog مانند Superlog
۳-    زبانهای بر پایه C/C++ مانند SystemC، A/RT, SMPL
زبان Ptolemy  که توسط دانشگاه برکلی ارائه شده است با تاکید زیاد برناهمگونی سیستمهای تک منظوره طراحی شده و با استفاده از آن بخشهای متفاوت سیستم با ماهیت متفاوت را می توان مدل نموده و نهایتا همگی آنها را با هم شبیه سازی کرد ولی نقطه ضعف آن نبودن ابزارهای لازم برای سنتز آن می باشد. همچنین کند بودن از دیگر نقاط ضعف این زبان می باشد.
زبان دیگر از گروه اول زبان Rosetta می باشد. این زبان با توجه به این ایده توسعه یافته است که سیستم شامل اجزایی غیر الکترونیکی و مکانیکی نیز می باشد و طراحی باید از این سطح آغاز شود نه از سطح سیستم الکترونیکی که فقط شامل سخت افزار و نرم افزار می باشد.
زبان Superlog یکی از زبانهای گروه دوم می باشد که محصول شرکت Co-Design می باشد. این زبان بااضافه نمودن ساختارهای سطح بالای C  به زبان Verilog شکل گرفته است. قدرت این زبان در این نکته است که اکثر طراحان سخت افزار با Verilog آشنا بوده و تغییر سطح طراحی به سطح بالاتر براساس Superlog برایشان زیاد ناخوشایند نخواهد بود.
گروه سوم که زبانهای برمبنای C/C++ می باشند و هم اکنون بیش از هشتاد درصد توجه به این زبانها معطوف شده، به عنوان جهت دهنده آینده صنعت طراحی و شبیه سازی پیش بینی شده اند. این زبانها به دلیل محبوبیت فوق العاده C/C++ در بین طراحان سیستم و مهندسین نرم افزار و همچنین آشنایی مهندسین سخت افزار با آنها ازیک طرف و از طرف دیگر به علت توانایی های چشمگیر C/C++ اهمیت فوق العاده ای یافته اند.
یکی از این زبانها SystemC می باشد که با اضافه نمودن قابلیت مدلسازی زمان و مدلهای سخت افزاری به زبان C++ شکل گرفته است. این زبان به صورت اضافه کردن یک کتابخانه به C++ قابلیت مدلسازی آنرا افزایش می دهد و هم اکنون نسخه های جدید تر و تکمیلی آن در حال ورود به بازار می باشد.
زبان دیگر از گروه زبانهای برپایه C/C++ ، SMPL می باشد که جزو نخستین زبانها از این گروه می باشد. این زبان بصورت اضافه کردن یک کتابخانه به زبان C یا C++ فعال می شود و با توجه به سادگی دستورات آن، قابلیت مدلسازی همزمان نرم افزار و سخت افزار به راحتی فراهم می آید.
در این پروژه با توجه به روند تبدیل زبانهای بر پایه C/C++ به عنوان استاندارد صفت طراحی و همچنین سادگی شبیه سازی سیستمهای صف و سرویس دهنده توسط زبان SMPL، از این زبان شبیه سازی استفاده شده است.
در بخش بعدی به بررسی دقیق تر زبان SMPL خواهیم پرداخت.

۴-۵- زبان شبیه سازی SMPL

این زبان که توسط فردی به نام Mac Dougall ارائه شده است  ]11[،از جمله زبانهایی است که به آنها برپایه رخداد  می گویند. در زبان SMPL سه نوع نهاد مختلف وجود دارد:
۱-    وسایل 
۲-    بلیط ها 
۳-    رخدادها
یک سیستم را در حالت ایستا می توان مجموعه ای از وسایل در نظر گرفت. یک وسیله بطور نوعی نمایانگر مدلی از یک عنصر سیستم می باشد که کار خاصی را انجام می دهد، مانند واحد پردازش مرکزی (CPU) در یک سیستم کامپیوتر و یا یک گذرگاه در یک شبکه کامپیوتری. در زبان SMPL توابعی وجود دارد که به کمک آنها می توان وسایل را تعریف، ذخیره  و رها   کرد. ارتباط بین وسایل هم توسط بلیطهایی که بین وسایل رد و بدل می شوند، مشخص می شود .
بلیطها در واقع نمایانگر نهادهای فعال سیستم می باشند. عملکرد پویای سیستم بوسیله حرکت بلیطها در یک سری از وسایل مدل می شود. یک بلیط ممکن است یک کار   در یک مدل کامپییوتری، یک بسته در یک مدل شبکه مخابراتی و یا  یک دسترسی به حافظه   در یک مدل سیستم حافظه باشد. SMPL از دو نوع عملیات اصلی برای کنترل بلیطها  در یک سیستم شبیه سازی شده استفاده می کند؛ یک بلیط می تواند یک وسیله را ذخیره کند و یا می تواند فعالیت هایی را با مدت های مختلف زمانبندی   کند. اگر یک بلیط بخواهد یک وسیله در حال سرویس را ذخیره کند، وارد یک صف می شود و تا هنگامی که آن وسیله برای آن بلیط دسترس پذیر  شود، منتظر می ماند .
بلیطها می توانند دارای اولویتهای مختلفی باشند. در این صورت می توان با دستورات خاصی به بلیطهای با اولیویت بیشتر سریعتر از بلیطهای با اولویت کمتر سرویس داد.
یک رخداد به هر تغییری در وضعیت هر یک از نهادهای سیستم اطلاق می شو . به عنوان مثال اگر یک کار محاسبه در CPU تمام شود و CPU رها شود، دو رخداد اتفاق افتاده است:
اول اینکه یک کار تمام شده است و دیگر اینکه وضعیت CPU عوض شده است. اتمام کار ممکن است با آغاز یک کار دیگر همراه باشد، ‌مثلا رها شدن CPU ممکن است با اجرای یک کار دیگر که قبلا CPU را ذخیره کرده است همراه شود. در زبانهای شبیه سازی برپایه رخداد مانند SMPL کلیه فعالیتهایی که باید در یک لحظه از زمان اتفاق بیافتد را یک رخداد تلقی می کنیم. این مساله در مدلهای کوچک مشکلی را به همراه ندارد ولی در مدلهای بزرگ که باید در یک لحظه از زمان اتفاقات زیادی رخ دهد، سازمان دهی آنها کار مشکلی می باشد .
SMPL توابعی برای زمانبندی رخدادها و انتخاب آنها براساس زمان اجرایشان دارا باشد. در یک سیستم شبیه سازی یک رخداد توسط یک شماره منسوب به آن، زمان شبیه سازی که رخداد باید در آن اتفاق بیافتد و هویت بلیط مربوط به آن مشخص شود.
توابع SMPL که برای شبیه سازی سیستمها بکار می رود را می توان به سه دسته اصلی تقسیم نمود:
۱-    آماده سازی اولیه مدل
۲-    تعریف و کنترل وسیله
۳-    زمانبندی و ایجاد رخدادها
حال به معرفی توابع مهم هر قسمت می پردازیم.

۴-۵-۱- آماده سازی اولیه مدل
۱- smpl(m,s)                    int m;char *s;
تابع Smpl( ) برای آماده سازی اولیه سیستم برای اجرای شبیه سازی بکار می رود.
m مشخص کننده نوع ارتباط بین کاربر و برنامه می باشد وs نیز یک اشاره گر به نام مدل می باشد.
هنگامی که Smbpl( ) اجرا می شود کلیه مقادیر اندازه گیری در زمان شبیه سازی برابر صفر قرارداده می شود.
۲- reset( )
هنگامی که این تابع اجرا می شود کلیه مقادیر اندازه گیری شده صفر می شوند و زمانی  که این تابع صدا شده است به عنوان زمان آغاز اندازه گیری ثبت می شود.
۴-۵-۲ تعریف و کنترل وسیله
۱- f=facility                              char * s; int n;
این تابع یک وسیله را تولید و نام گذاری می کند و مقدار f را  بر می گرداند که توصیف گر وسیله می باشد و برای مشخص کردن وسیله عملیتهای بعدی بکار می رود.
s یک اشاره گر به نام وسیله می باشد که برای مشخص کردن وسیله در گزارش برنامه، دنبال کردن برنامه و پیامهای خطا بکار می رود. n نیز تعداد سرویس دهنده های وسیله رامشخص می کند .
یک وسیله می تواند دارای یک صف و  n سرویس دهنده موازی باشد. هنگامی که تقاضا برای ذخیره سازی یک وسیله می رسد، سرویس دهنده های یک تا n به ترتیب  چک می‌شوند و اگر یک سرویس دهنده آزاد پیدا شود برای تقاضای مورد نظر ذخیره می شود. اگر همه سرویس دهنده های وسیله قبلا ذخیره شده اند، تقاضا وارد صف وسیله مورد نظر می گردد. هنگامی که یکی از بلیطهایی که وسیله را ذخیره کرده است آنرا رها کند، تقاضای داخل صف جای آنرا می گیرد. بطور کلی یک وسیله مشغول است اگر همه سرویس دهنده های آن ذخیره شده باشند و مشغول نیست اگر حداقل یکی از سرویس دهنده های آن آزاد باشد.
۲-    r = request (f,tkn, pri)                 int f , tkn , pri   
این تابع تقاضا می دهد که یکی از سرویس دهنده های وسیله f برای بلیطی که با tkn مشخص شده است، ذخیره شود. f همان توصیف گر وسیله است که هنگام تولید وسیله توسط تابع facility مشخص شده بود. اولویت بلیط متقاضی توسط pri مشخص می‌شود. هر چه که مقدار pri بیشتر باشد، ‌اولویت آن نیز بیشتر است. اگر وسیله مشغول نباشد، یک سرویس دهنده برای بلیط متقاضی ذخیره می شود و مقدار صفر برگردانده می شود. اگر وسیله مشغول باشد، تقاضا وارد صف می شود و مقدار یک برگدانده می شود. در برنامه شبیه سازی از مقدار برگردانده شده برای تصمیم گیری در مورد رخدادهای بعدی استفاده می شود. بدین صورت که اگر وسیله ذخیره شود، باید اتمام سرویس بلیط بروی آن وسیله زمانبندی شود و اگر ذخیره نشود ممکن است برنامه رخداد دیگری را انتخاب و اجرا کند.
هر وسیله دارای یک صف می باشد. اگر هنگام یک تقاضا وسیله مشغول باشد، یک ورودی صف برای آن تقاضا درست می شود. این ورودی شامل بلیط، اولویت آن و شماره رخداد حال می باشد و صف هم براساس اولویت سرویس داده می شود، بدین صورت که ورودیهای با الویت یکسان بصورت”ورودی اول ، خروجی اول “ (FIFO)  سرویس داده می شوند. هنگامی که تابع
release ( ) یک سرویس دهنده را رها می کند، ورودی اول صف از صف خارج می شود و رخداد آن ورودی به همراه بلیط تقاضای  اصلی  برای زمان حال شبیه سازی، زمانبندی  می شوند. هنگامی
که برنامه تابع cause ( ) را صدا می زند تا رخداد بعدی را انتخاب کند، همان رخدادی که ابتدا تابع request ( ) را اجرا کرده بود، دوباره اجرا می‌شود و تقاضای جدید وارد سرویس دهنده می شود.
۳- r = preempt (f,tkn,pri)                     int f, tkn , pri
تابعpreempt ( )  تقاضا می کند که یکی از سرویس دهنده های وسیله f برای بلیط tkn  ذخیره شود. pri  نیز اولویت بلیط می باشد. اگر وسیله مشغول نباشد، یک سرویس دهنده برای بلیط متقاضی ذخیره می شود و مقدار صف برگردانده می شود.
اگر وسیله مشغول باشد، سرویس دهنده ای که بلیط سرویس گیرنده آن دارای کمترین اولویت می باشد، مشخص می گردد. اگر این اولویت بزرگتر و یا مساوی اولویت بلیط متقاضی باشد، تقاضا وارد صف می شود و مقدار ”یک “ برگردانده می شود. بنابراین هنگامی که وسیله مشغول نباشد یا همه سرویس دهنده های آن با بلیط های با الویت بیشتر از بلیط متقاضی دخیره شده اند Preempt( ) کاملا مثل request( ) عمل می کند.
اگر وسیله مشغول باشد و بلیطه سرویس گیرنده با کمترین اولویت دارای اولیت کمتری از بلیط متقاضی باشد، سرویس بلیط اول قطع می شود و وارد صف می شود و بلیط متقاضی سرویس می گیرد. این عمل بدین صورت انجام می شود که زمان سرویس باقی مانده برای بلیط اول محاسبه شده و هنگامی که این بلیط دوباره وارد یکی از سرویس دهنده ها شد، به اندازه مدت زمان باقی مانده در آن باقی می ماند.
۴- release (f, tkn)                            int f, tkn
این تابع سرویس دهنده وسیله f  که توسط بلیط tkn  ذخیره شده است را رها می کند. در هنگام رها کردن یک وسیله، SMPL سرویس دهنده ذخیره شده برای آن بلیط را پیدا می کند و آنرا رها می کند. سپس، صف آن وسیله چک می شود و اگر خالی نباشد، ورودی واقع در اول صف خارج شده و رخداد مربوط به آن برای ایجاد در زمان حال زمانبندی می شود.

۴-۵-۳ – زمانبندی و ایجاد رخدادها
۱- schedule (ev,te,tkn)                    int ev,tkn ;double te;
این تابع برای زمانبدی یک رخداد بکار می رود. ev شماره رخداد و te مدت زمان ایجاد رخداد از زمان حال می باشد. tkn  نیز بلیط مربوط به رخداد می باشد .
schedule ( ) مقدار te را به زمان حال اضافه می کند تا زمان اتفاق رخداد را بدست آورد. سپس در لیست رخدادها یک ورودی شامل شماره رخداد، زمان اتفاق رخداد و بلیط درست می کند.
لیست رخدادها بدین صورت می باشد که رخدادهای بازمان اتفاق کمتر در ابتدای لیست قرار دارند و اگر چند رخداد دارای زمان اتفاق برابر باشند، رخدادی که زودتر وارد لیست شده است در ابتداقرار می گیرد.
۲- cause (ev, tkn)                    int * ev, * tkn;
cause( ) ورودی واقع در ابتدای لیست رخدادها را بر می دارد، ‌زمان شبیه سازی را تا زمان وقوع  آن رخداد جلو می برد و شماره رخداد ev و بلیط tkn را بر می گرداند .
۳- tkn = cancel(ev)                int * ev;
cancel( ) در لیست رخدادها به جستجوی رخداد ev  می پردازد، اگر آنرا پیدا نکند مقدار     ”1-“ برمی گرداند. اگر آنرا پیدا کند، ورودی مربوطه را از لیست رخدادها بر می دارد و شماره بلیط مربوط به آن ورودی را بر می گرداند. اگر چندین نمونه ازرخداد ev در لیست رخدادها موجود باشد، فقط اولین ورودی برداشته می شود.
توابعی که معرفی شدند اساسی ترین ابزارهای لازم برای شبیه سازی توسط زبان SMPL می باشند. لیست کامل تابع و توضیحات مربوطه به آنها در ]۱۱[ موجود می باشد.

۴-۶- مدلهای ترافیکی

برای انجام هر گونه شبیه سازی بر روی یک سوئیج باید به آن ترافیک داده اعمال نمود. تا کنون مدلهای ترافیکی گوناگونی معرفی شده اند که در شبیه سازی های این پروژه از سه نوع آن استفاده خواهیم نمود.

۴-۶-۱- ترافیک برنولی  یکنواخت
ترافیک برنولی یکنواخت (i.i.d)  ترافیکی است که در آن داده ها بصورت مستقل از یکدیگر تولید می شوند. در این مدل طول هر بسته برابر با یک سلول در نظر گرفته شده است و احتمال تولید سلول در هربازه زمانی برابر با درصد بار می باشد. مثلا در زیر بار۸۰% در هر بازه زمانی با احتمال ۸/۰ یک سلول تولید می شود. مقصد سلولها نیز بطور کاملاً تصادفی از بین یکی از پورتهای خروجی انتخاب می شود.
این مدل ساده ترین مدل ترافیکی می باشد که تقریبا در همه مراجع به عنوان یکی از انواع ترافیک ورودی مورد استفاده قرار می گیرد.

۴-۶-۲- ترافیک زنجیره ای
ترافیکی که در شبکه موجود می باشد، معمولاً بصورت زنجیره ای است. این زنجیره ممکن است مربوط به انتقال یک فایل بزرگ و یا یک جریان ویدیوئی باشد. برای تولید ترافیک     زنجیره ای از زنجیره مارکوف  دو حالته بصورت روشن  یا خاموش  استفاده شده است. همانطور که در شکل ۴-۱ نشان داده شده است این زنجیره شامل دو حالت روشن و خاموش می باشد که احتمال رفتن از حالت روشن به خاموش برابر P و ا حتمال رفتن از حالت خاموش به حالت روشن برابر q می باشد.
همانطور که در ]۱۲[ نشان داده شده است برای تولید ترافیک زنجیره ای با طول B و تحت بار   پارامترهای q و p را می توان از روابط زیر بدست آورد:

 شکل ۴-۱- زنجیره مارکوف دو حالته برای تولید ترافیک

 
 
از این مدل ترافیک زنجیره ای در مراحل مختلف شبیه سازی سوئیچ به عنوان ترافیک اعمالی استفاده خواهیم کرد.

۴-۶-۳- ترافیک آماری
برای مدل سازی هرچه واقعی تر ترافیک  شبکه، انداز ه گیریهایی بصورت   آماری   برروی خط های اینترنت در جاهای مختلف دنیا انجام گرفته است.
با توجه به اطلاعات موجود در یک نمونه از این اندازه گیریها ]۱۳[ شامل طول بسته ها و تعداد بسته های مربوط به جریان های اینترنتی نمودار شکل ۴-۲ رسم شده است.
بعد از مدل کردن قسمتهای مختلف سوئیچ، از این ترافیک برای بررسی عملکرد سوئیچ استفاده خواهیم نمود.
 
 
                       شکل ۴-۲- نمودار افزایش طول بسته های شبکه

۴-۷- مدلسازی کارت خط در ورودی

همانطور که ذکر شد در هنگام مدل کردن کارت خط فرض می کنیم که داده ها را بصورت بسته‌های IP (همراه با سرفصل Shim) دریافت می کنیم. اگر سوئیچ در لبه شبکه باشد (LER) باید علاوه بر عملکرد MPLS، توانایی انجام پردازش های سرفصل لایه IP را نیز دارا باشد، بعبارت دیگر سوئیچ های MPLS لبه شبکه باید توانایی قسمت های هدایت به جلوی یک مسیریاب IP را داشته باشند. بنابراین کلیه نتایجی که در شبیه سازی یک سوئیچ (LSR) MPLS بدست می آید برای سوئیچ‌های لبه شبکه (LER) نیز معتبر است. ولی باید این نکته را در نظر داشت که برای سوئیچ‌های لبه شبکه (LER) عملیات پردازش سرفصل لایه IP که در مسیریاب های IP انجام می‌شود باعث افزایش تاخیر بسته های اطلاعاتی خواهد شد.
بنا به آنچه در فصلهای گذشته درباره MPLS و وظایف یک سوئیچ بیان شد، مدل زیر را برای کارت خط در ورودی یک سوئیچ MPLS ارائه میدهیم:
۱-    درهر پورت ورودی، بسته های IP همراه با سرفصل Shim که حاوی اطلاعات مربوط به برچسب ورودی، کلاس سرویس پشته برچسب، و زمان زندگی (TTL) می باشد، دریافت می‌شود.
۲-    حوزه TTL سرفصل Shim مورد بررسی قرار می گیرد (هشت بیت )، اگر مقدار آن برابر صفر بود، بسته فاقد اعتبار می باشد و از آن صرفنظر می شود. در غیر اینصورت از مقدار آن یک واحد کاسته می شود.
۳-    مقدار برچسب ورودی (بیست بیت ) استخراج شده و بوسیله جدولی که توسط قسمت کنترل برای هر پورت تهیه می شود، مقدار برچسب خروجی و شماره پورت خروجی تعیین می‌گردد. از آنجا که در شبیه سازی یک سوئیچ اطلاعات مربوط به شبکه وجود ندارد، این مقادیر با توجه به نوع ترافیک ورودی تعیین می شوند، مثلا در ترافیک زنجیره ای به همه بسته های مربوط به یک زنجیره برچسب خروجی یکسان داده می شود و همگی به یک پورت خروجی می روند.
۴-    بسته ها به سلولهای ۶۴ بایتی شکسته می شوند و ۱۰ بایت به عنوان سرفصل به آنها اضافه می‌شود که در قسمت خروجی کارت خط برداشته خواهد شد. این سرفصل بنا به استاندارد مورد استفاده بین کارت خط و فابریک سوئیچ می تواند متفاوت باشد ولی اطلاعات مربوط به پورت ورودی، پورت خروجی، کلاس سرویس و شماره سلولها را دارا می باشد.
۵-    سلولها با توجه به مقدار کلاس سرویسشان در VOQ مربوطه قرار می گیرند. این کار ممکن است بطور مستقیم و یا با کمک الگوریتمهایی با تخصیص عرض باندهای مختلف به کلاس‌های مختلف صورت بگیرد. در قسمت های بعدی هر دو این حالات را بررسی خواهیم کرد.

۴-۸- مدلسازی فابریک سوئیچ

فابریک سوئیچ عامل اصلی محدودیت در گذردهی و افزایش تاخیر بسته ها در یک سوئیچ می‌باشد‌. در فصل گذشته بعد از بررسی انواع فابریک سوئیچ ها، به عنوان بهترین انتخاب، تصمیم به استفاده از فابریک سوئیچ متقاطع با صف بندی در ورودی همراه با VOQ گرفته شد. همچنین الگوریتم iSLIP به عنوان یک الگوریتم زمانبندی ساده، سریع و با گذردهی بالا که بطور وسیعی مورد استفاده قرار می گیرد، معرفی شد که در اینجا به توضیح آن می پردازیم.

۴-۸-۱- الگوریتم iSLIP
iSLIP یک الگوریتم تکرار شونده  می‌باشد که در طی هر بازه زمانی چندین تکرار صورت می‌گیرد تا یک شکل از تطبیق ورودی‌ها و خروجی‌ها پیدا شود. الگوریتم iSLIP با استفاده از اولویت چرخشی هر یک از ورودی‌ها و خروجی‌های فعال را به نوبت برای ارسال اطلاعات انتخاب می‌کند. مهمترین خاصیت iSLIP سادگی آن می‌باشد که باعث می‌شود به راحتی قابل پیاده‌سازی در سخت‌افزار باشد و در سرعتهای بالا کار کند.

پروتکل Point-to-point
امروزه از ترمینال های واقعی و یا شبیه سازی شده به منظور اتصال به یک کامپیوتر استفاده نمی شود. از مودم ها به منظور اتصال به یک مرکز ارائه دهنده خدمات اینترنت (ISP) استفاده و مرکز فوق امکان ارتباط با اینترنت را فراهم می آورد. مودم مربوطه مسئولیت روتینگ بسته های اطلاعاتتی بسته بندی شده بر اساس پروتکل TCP/IP بین مودم استفاده شده و ISP را برعهده خواهد اشت . روش استاندارد استفاده شده برای روتینگ بسته های اطلاعاتی از طریق مودم، Point-to-point protocol)ppp) نامیده می شود.  TCP/IP موجود بر روی کامپیوتر کاربر بصورت عادی داده گرام های خود را ایجاد می نماید داده گرام های فوق برای انتقال در اختیار مودم گذاشته می شوند. ISP مربوطه داده گرام ها را دریافت و آنها را در مسیر مناسب هدایت ( ارسال) خواهد کرد. در زمان دریافت اطلاعات از طریق ISP و استقرار آنها بر روی کامپیوتر کاربر از فرآیندی مشابه استفاده می گردد.
خطوط پرسرعت – خطوط  DSL-Digital Subscriber Line
 برای اتصال به اینترنت از روش های متفاوتی استفاده می گردد. استفاده از  مودم معمولی ،  مودم کابلی ،  شبکه محلی و یا خطوط DSL)Digital Subscriber Line)،  نمونه هائی از روش های موجود برای اتصال به اینترنت می باشند. DSL  ، یک اتصال با سرعت بالا را با استفاده از کابل های معمولی تلفن برای کاربران اینترنت فراهم می نماید. 
مزایای خطوط پرسرعت – خطوط  DSL
در زمان اتصال به اینترنت ، امکان استفاده از خط تلفن برای تماس های مورد نظر همچنان وجود خواهد داشت .
دارای سرعتی بمراتب بالاتر از مودم های معمولی است ( ۱/۵ مگابایت ) .
نیاز به کابل کشی جدید نبوده و همچنان می توان از خطوط تلفن موجود استفاده کرد.
شرکت ارائه دهنده DSL ، مودم مورد نظر را در زمان نصب خط فوق در اختیار مشترک قرار خواهد داد.
اشکالات و معایب خطوط پرسرعت – خطوط  DSL
یک اتصال DSL هر اندازه که به شرکت ارائه دهنده سرویس فوق نزدیکتر باشد، دارای کیفیت بهتری است .
سرعت دریافت  داده  نسبت به ارسال داده بمراتب بیشتر است ( عدم وجود توا زن منطقی )
سرویس فوق در هر محل قابل دسترس نمی باشد.
آشنایی با مبانی خطوط پرسرعت – خطوط  DSL
در زمان نصب یک تلفن ( استاندارد)  در اغلب کشورها از یک زوج کابل مسی استفاده می شود. کابل مسی دارای پهنای بمراتب بیشتری نسبت به   آن چیزی است که  در مکالمات تلفنی استفاده می گردد ( بخش عمده ای ازظرفیت پهنای باند استفاده نمی گردد ) . DSL از پهنای باند بلااستفاده  بدون تاثیر گذاری منفی بر کیفیت مکالمات صوتی ، استفاده می نماید. ( تطبیق فرکانس های خاص به منظور انجام عملیات خاص ) .
به منظور شناخت نحوه عملکرد DSL ، لازم است در ابتدا با یک  خط تلفن معمولی آشنا شویم . اکثر خطوط تلفن و تجهیزات مربوطه دارای محدودیت فرکانسی در ارتباط با سوئیچ  ، تلفن  و سایر تجهیزاتی می باشند که بنوعی در فرآیند انتقال سیگنا ل ها دخالت دارند. صدای انسان ( در یک مکالمه صوتی معمولی ) توسط سیگنال هائی با فرکانس بین صفر تا ۳۴۰۰ قابل انتقال است . محدوده فوق بسیار ناچیز است (مثلا” اغلب بلندگوهای استریو که دارای محدوده بین ۲۰ تا ۲۰٫۰۰۰ هرتز می باشند). کابل استفاده شده در سیستم تلفن قادر به انتقال سیگنال هائی با ظرفیت چندین میلیون هرتز می باشد. بدین ترتیب در مکالمات صوتی صرفا” از بخش بسیار محدودی از پهنای باند موجود، استفاده می گردد. با استفاده از پهنای باند استفاده نشده می توان علاوه بر بهره برداری از پتانسیل های  موجود،  بگونه ای عمل نمود که کیفیت مکالمات صوتی نیز دچار افت نگردند.  تجهیزات پیشرفته ای که اطلاعات را بصورت دیجیتال ارسال می نمایند ، قادر به استفاده از ظرفیت خطوط تلفن بصورت کامل می باشند. DSL چنین هدفی را دنبال می نماید.
در اغلب منازل و ادارات برخی از کشورهای دنیا ، کاربران از یک DSL نامتقارن (ADSL) استفاده می نمایند. ADSL فرکانس های قابل دسترس دریک خط را تقسیم تا کاربران اینترنت قادر به دریافت و ارسال اطلاعات باشند. در مدل فوق ، فرض بر این گذاشته شده است که سرعت دریافت اطلاعات بمراتب بیشتر از سرعت ارسال اطلاعات باشد.

صوت و داده  در خطوط پرسرعت – خطوط  DSL
کیفیت دریافت و ارسال اطلاعات از طریق DSL ، به مسافت موجود بین استفاده کننده و شرکت ارائه دهنده سرویس فوق بستگی دارد. ADSL از یک تکنولوژی با نام ” تکنولوژی حساس به مسافت ” استفاده می نماید. بموازات افزایش طول خط ارتباطی ، کیفیت سیگنال افت و سرعت خط ارتباطی کاهش پیدا می نماید. ADSL دارای محدودیت ۱۸٫۰۰۰ فوت ( ۵٫۴۶۰ متر ) است . کاربرانی که در مجاورت و نزدیکی شرکت ارائه دهنده سرویس DSL قرار دارند، دارای کیفیت و سرعت مناسبی بوده و بموازات افزایش مسافت ، کاربران اینترنت از نظر کیفیت و سرعت دچار افت خواهند شد.  تکنولوژی ADSL قادر به ارائه بالاترین سرعت در حالت ” اینترنت به کاربر ” (Downstream) تا ۸ مگابیت در ثانیه است .( در چنین حالتی حداکثر مسافت ۶٫۰۰۰ فوت و یا ۱٫۸۲۰ متر خواهد بود ) . سرعت ارسال اطلاعات ” از کاربر به اینترنت” (Upstream)  دارای محدوده ۶۴۰ کیلوبیت در ثانیه خواهد بود. در عمل ،  بهترین سرعت ارائه شده برای ارسال اطلاعات از اینترنت به کاربر ، ۱٫۵ مگابیت در ثانیه و سرعت ارسال ارسال اطلاعات توسط کاربر بر روی اینترنت ، ۶۴۰ کیلوبیت در ثانیه است .
ممکن است این سوال در ذهن خوانندگان مطرح گردد که اگر تکنولوژی DSL دارای محدودیت فاصله است ، چرا محدودیت فوق در رابطه  با مکالمات صوتی صدق نمی کند ؟ در پاسخ باید به وجود یک تفویت کننده کوچک که Loading coils نامیده می شود ، اشاره کرد.شرکت های تلفن از تفویت کننده فوق،  به منظور تقویت سیگنال صوتی استفاده می نمایند. متاسفانه تقویت کننده فوق با سیگنال های ADSL سازگار نیست . لازم به ذکر است که سیگنال های ADSL ، در صورتیکه بخشی از خط ارتباطی از نوع فیبر نوری باشد ، قادر به ارسال و دریافت اطلاعات نخواهند بود.

تقسیم سیگنال
از دو استاندارد متفاوت برای تقسیم سیگنالها ( با یکدیگر سازگار نمی باشند ) ،  استفاده می گردد. استاندارد ANSI، برای ADSL سیستمی با نام  Discrete Multitone است. (DMT). اکثر تولیدکنندگان تجهیزات DSL از استاندارد فوق  تبعیت  می نمایند. استاندارد دیگری که نسبت به استاندارد DMT قدیمی تر و بسادگی پیاده سازی می گردد ، استاندارد Carrierless Amplitude/phase است (CAP) . استاندارد CAP ، سیگنال ها را به سه باند مجزا تقسیم می نماید : مکالمات تلفن دارای باند صفر تا ۴ کیلو هرتز، کانال دریافت اطلاعات از کاربر برای سرویس دهنده دارای باندی بین ۲۵ تا ۱۶۰ کیلو هرتز (Upstream) و کانال ارسال اطلاعات از سرویس دهنده برای کاربر ، دارای محدوده ای  که از۲۴۰ کیلو هرتز شروع  می گردد.   حداکثر باند فوق به عوامل تفاوتی نظیر :طول خط ، تعداد کاربران موجود در یک شرکت تلفنی خاص و …بستگی دارد، بهرحال حداکثر محدوده باند فوق از ۱٫۵ مگاهرتز تجاوز نخواهد کرد. سیستم CAP با استفاده از سه کانال فوق ، قادر به ارسال سیگنال های مربوطه خواهد بود.

 
نگاه دقیق و فنی به خطوط پرسرعت – خطوط  DSL
استاندارد DMT ، نیز سیگنال های مربوطه را به کانال های مجزا تقسیم می نماید.در استاندارد فوق از دو کانال مجزا برای ارسال و دریافت داده استفاده نمی گردد. DMT ، داده را به ۲۴۷ کانال مجزا تقسیم می نماید.هر کانال دارای باند ۴ کیلو هرتز می باشند. ( وضعیت فوق مشابه آن است که شرکت تلفن مربوطه ، خط مسی موجود را به ۲۴۷ خط ۴ کیلو هرتزی مجزا تقسیم و هر یک از خطوط فوق را به یک مودم متصل نموده است . استفاده  همزمان از ۲۴۷ مودم که هر یک دارای باند ۴ کیلوهرتز می باشند). هر یک از کانال ها، کنترل و در صورتیکه کیفیت یک کانال افت نماید ، سیگنال بر روی کانال دیگر شیفت پیدا خواهد کرد. فرآیند شیفت دادن سیگنا ل ها بین کانال های متفاوت و جستجو برای یافتن بهترین کانال ، بصورت پیوسته انجام خواهد شد. برخی از کانال ها بصورت دو طرفه استفاده می شوند ( ارسال و دریافت اطلاعات ) کنترل و مرتب سازی اطلاعات در کانال های دو طرفه و نگهداری کیفیت هر یک از ۲۴۷ کانال موجود ، پیاده سازی استاندارد DMT را نسبت به CAP بمراتب پیچیده تر نموده است . استاندارد DMT دارای انعطاف بمراتب بیشتری در رابطه با کیفیت خطوط و کانال ها ی مربوطه است .  
استانداردهای CAP وDMT از دید کاربر دارای یک شباهت می باشند. در هر دو حالت از یک فیلتر به منظور فیلتر نمودن سیگنال های مربوطه استفاده می گردد. فیلترهای فوق از نوع Low-Pass می باشند. فیلترهای فوق  دارای ساختاری ساده بوده و تمام سیگنال های بالاتر از یک محدوده را بلاک خواهند کرد. مکالمات صوتی در محدوده پایین تر از ۴ کیلو هرتز انجام می گیرند ، بنابراین فیلترهای فوق تمام سیگنا ل های بالاتر از محدوده فوق را بلاک خواهند کرد. بدین ترتیب از تداخل سیگنال های داده با مکالمات تلفنی جلوگیری بعمل می آید.

تجهیزات موردنیاز برای اتصال پرسرعت DSL
ADSL از دو دستگاه خاص استفاده می نماید. یکی از دستگاهها در محل مشترکین و دستگاه دیگر برای ISP ، شرکت تلفن و یا سازمانهای ارائه دهنده خدمات DSL ، نصب می گردد. در محل مشترکین از یک ترانسیور DSL استفاده می گردد. شرکت ارائه دهنده  خدمات DSL از یک DSL Access Multiplexer  استفاده می نماید .(DSLAM) . از دستگاه فوق به منظور دریافت اتصالات مشترکین استفاده می گردد. در ادامه به تشریح هر یک از دستگاههای فوق خواهیم پرداخت .
ترانسیور DSL
اکثر مشترکین DSL ، ترانسیور DSL را مودم DSL می نامند. مهندسین و کارشناسان شرکت های تلفن به دستگاه فوق ATU-R می گویند. صرفنظر از هر نامی که برای آن استفاده می شود ، دستگاه فوق نقطه برقراری ارتباط بین کامپیوتر کاربر و یا شبکه به خط DSL است . ترانسیور با استفاده از روش های متفاوت  به دستگاه مشترکین متصل می گردد. متداولترین روش،  استفاده از اتصالات USB و یا اترنت است .
DSLAM
دستگاه فوق در مراکز ارائه دهنده سرویس DSL نصب و امکان ارائه خدمات مبتنی بر DSL را فراهم می نماید.  DSLAM اتصالات مربوط به تعدادی  از مشترکین را گرفته و آنها را به یک اتصال با ظرفیت بالا برای ارسال بر روی اینترنت تبدیل می نماید.  دستگاههای DSLAM دارای انعطاف لازم در خصوص استفاده از خطوط DSL  متفاوت ، پروتکل های متفاوت و مدولاسیون متفاوت (Cap,DMT)  می باشند. در برخی از مدل های فوق امکان انجام عملیات خاصی نظیر اختصاص پویای آدرس های IP  به مشترکین،  نیز وجود دارد.
یکی از تفاوت های مهم بین  ADSL و مودم های کابلی ،  نحوه برخورد و رفتار DSLAM است . کاربران مودم های کابلی از یک شبکه بسته بصورت اشتراکی استفاده می نمایند. در چنین مواردیکه همزمان با افزایش تعداد کاربران ، کارآئی آنها تنزل پیدا خواهد کرد. ADSL برای هر یک از کاربران یک ارتباط اختصاصی ایجاد و آن را به DSLAM متصل می نماید. بدین ترتیب همزمان با افزایش کاربران ، کارآئی مربوطه تنزل پیدا نخواهد کرد. وضعیت فوق تا زمانیکه کاربران از تمام ظرفیت موجود خط ارتباطی با اینترنت استفاده نکرده باشند ، ادامه خواهد یافت . در صورت استفاده از تمام ظرفیت  خط ارتباطی اینترنت ، مراکز ارائه دهنده سرویس DSL می توانند نسبت به ارتقاء خط ارتباطی اینترنت اقدام تا تمام مشترکین متصل شده به DSLAM دارای کارآئی مطلوب در زمینه استفاده از اینترنت گردند.

تعریف شبکه جهانی اینترنت internet : آشنایی با مبانی ؛ مفاهیم و تعریف اینترنت
( قسمت اول)

همه ما بااینترنت سر و کار داریم. اما اینترنت چیست ؛ شبکه جهانی اینترنت internet چگونه کار می‌کند؟ چه اجزایی دارد و مهم‌تر این که به چه کسی تعلق دارد؟ پشت صحنه این مجموعه عظیم چگونه است؟
 در سلسله گفتار با نام اینترنت چیست ؛ در قسمتهای مختلف به با تعریف و تبین شبکه جهانی   اینترنت به مبانی و مفاهیم و ساختار  آن بپردازیم تا کامل بدانیم هنگامی که با یک کامپیوتر ( رایانه ) شخصی با تلفن به شبکه اینترنت متصل می شویم و آدرس وبسایت بانک مقالات فن آوری اطلاعات  وارتباطات یزد فاوا را درج می کنیم و آن را روی مرورگر خود مشاهده می کنیم چه اتفاقی خواهد افتاد یا اینکه واژه وب یا WWW در اصل چیست تا در آینده در درک مفاهیم فنی در حوزه فن آوری اطلاعات  و ارتباطات راحتتر عمل کنیم
تعریف شبکه جهانی اینترنت internet چیست ؛ به چه معنایی است
شاید جواب به این سوال که تعریف اینترنت چیست کمی مشکل باشد ؛ ابتدا باید مفهوم شبکه Network  را بداینم که سعی می کنیم در چند گام تعاریف متفاوتی را ارایه دهیم تا در مجموع به یک پیش فرض از ساختار اینترنت دست یابیم
گام اول : تعریف شبکه جهانی اینترنت internet
اینترنت مجموعه‌ای جهانی از شبکه‌های بزرگ و کوچک است که به هم پیوسته‌اند و نام اینترنت (شبکه‌های در هم تنیده) از همین مجموعه گرفته شده است.
اینترنت از مجموعه ای  شبکه  کامپیوتری  بزرگ ، کوچک تشکیل شده  است .شبکه های فوق با روش های متفاوتی بیکدیگر متصل و موجودیت واحدی با نام “اینترنت ” را بوجود آورده اند. نام در نظر گرفته شده برای شبکه فوق از ترکیب واژه های ” Inter connected ” و ” Net work ” انتخاب شده است . که معنی اصل آن شبکه های بهم مرتبط  فرض می شود.
گام دوم :شبکه کامپیوتری network چیست ؟
در تعریف اینترنت به واژه شبکه کامپیوتری برخوردیم ؛ برای درک مفهوم به مبحث شبکه نیم نگاهی خواهیم داشت .
یک شبکه کامپیوتری networking شامل دو یا چندین کامپیوتر وابزارهای جانبی مثل چاپگرها، اسکنرها ومانند اینها هستند که بطور مستقیم بمنظور استفاده مشترک از سخت افزار ونرم افزار، منابع اطلاعاتی ابزارهای متصل ایجاده شده است توجه داشته باشید که به تمامی تجهیزات سخت افزاری ونرم افزاری موجود در شبکه منبع (Source) گویند.
شبکه از نظر ساختاری و همچین نوع تجهیزات ارتباطی ؛ گستره جغرافیایی گونه های مختلف است . اما  در یک تعریف ساده فنی ؛ می توان گفت اگر دو کامپیوتر را به وسیله ابزارها ارتباطی مانند سیم  بهم متصل کنیم بگونه ای که کاربران هر کامپیوتر بتوانند به راحتی اطلاعات و داده بین در کامپیوتر رد و بدل کنند دارای یک شبکه کامپیوتری یا همان Net  هستیم .

هر شبکه اساسا از سه بخش ذیل تشکیل می شود[۳]:
ابزارهایی که به پیکربندی اصلی شبکه متصل می شوند بعنوان مثال : کامپیوتر ها ، چاپگرها، هاب ها ” Hubs ” سیم ها ، کابل ها وسایر رسانه هایی که برای اتصال ابزارهای شبکه استفاده می شوند.
سازگار کننده ها” Adaptor”]4] : که بعنوان اتصال کابل ها به کامپیوتر هستند . اهمیت آنها در این است که بدون وجود آنها شبکه تنها شامل چند کامپیوتر بدون ارتباط موازی است که قادر به سهیم شدن منابع یکدیگر نیستند . عملکرد سازگارکننده در این است که به دریافت وترجمه سیگنال ها ی درون داد از شبکه از جانب یک ایستگاه کاری وترجمه وارسال برون داد به کل شبکه می پردازد.
گام سوم : اینترنت شبکه ای از شبکه ها
این نکته در مورد شبکه ها جالب توجه است ؛ ممکن است دو یا چند شبکه را بهم متصل کنیم که مجموع این دو یا چند شبکه یک شبکه جدید را تشکیل می دهد .
اینترنت شبکه کامپیوتری مشتمل بر هزاران یا میلیونها کامپیوتراست؛ در نگاه دیگر اینترنت شبکه ای متشکل از شبکه های مختلف در جهان است که با استانداردهایی در حوزه های ارتباطی بهم متصل شده و تبادل اطلاعات می کنند
گام چهارم از تعریف  شبکه جهانی اینترنت ، بزرگ‌ترین سامانه‌ای بشر
اینترنت (The Internet) را باید بزرگ‌ترین سامانه‌ای دانست که تا کنون به دست انسان طرّاحی، مهندسی و اجرا گردیده‌است. این شبکهٔ عظیم جهانی، در ابتدا، با انگیزهٔ همکاری، دست‌رسی چند سویه به منابع و مهارت‌های محاسباتی، و امکان‌پذیری کار در زمینه‌های بین‌رشته‌ای (interdisciplinary) علوم و مهندسی شروع شد در اواخر سال ۱۹۶۰ میلادی پروژه اینترنت کلید خورد  . تنها از اواسط دهه ۱۹۹۰ است که اینترنت به صورت یک شبکهٔ همگانی public و جهانی ( تار عنکبوتی ) world wide درآمده‌است. وابسته شدن تمامی فعّالیّت‌های بشر به اینترنت در مقیاسی بسیار عظیم و در زمانی چنین کوتاه، حکایت از آغاز دوران تاریخی نوینی در عرصه‌های گوناگون علوم، فن‌آوری و به خصوص در نحوهٔ تفکّر انسان دارد.
گام پنجم � تاریخچه و فلسفه پیدایش اینترنت :
اینترنت، در ساده ترین تعریف، عبارتست از کامپیوترهایی که در سراسر دنیا به هم متصل هستند، شبکه ای که این کامپیوترها متفاوت را با متد؛ استاندارد و پروتکل ( شیوه کاری ) مختلف انتقال اطلاعات را به یکدیگر متصل می سازد.
تاریخچه اینترنت به دهه ۱۹۶۰می رسد پس از جنگ جهانی دوم و احساس نیاز وزارت دفاع آمریکا برای داشتن شبکه ای سریع و هماهنگ و قابل اطمینان که از هر نقطه آمریکا بتواند ارتباطات لازمه را فراهم نماید، این پروژه که آرپانت(ARPAnet ) نامیده شد طرح مشترکی بود بین چندین دانشگاه بزرگ آمریکا، آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته( Advanced Research Project Agency  ) و وزارت دفاع امریکا ، و توانست شبکه بسیار بزرگی را جهت اتصال کامپیوتر های این مراکز بوجود آورد.
منشاء اینترنت را می توان در سالهای جنگ سرد یافت، زمانی که احتمال شروع یک جنگ  هسته ای بین ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی کاملا وجود داشت. در آن سالها وزارت دفاع آمریکا بدنبال یک سیستم مخابراتی  بود که بتواند حتی در مقابل ضربات یک جنگ اتمی دوام آورد و از هم نپاشد.
این پروژه که Arpanet نام گرفت، در سال ۱۹۶۸ شروع شد. این شبکه در اولین قدم (محکم) خود چهار کامپیوتر را در نقاط مختلف آمریکا به هم متصل کرد. خوب، این اقدام در آن سال ها بسیار فوق العاده بود .
بزودی معلوم شد که چنین شبکه ای بطور بالقوه دارای توانائیهای بسیار بیشتری از آنچه مسئولان وزارت دفاع در تصور داشتند، است. تبادل اطلاعات علمی و مهندسی از این نمونه بود.
همچنین معلوم شد که یک شبکه واحد هرگز نمی تواند به هدفی که برای آن در نظر گرفته شده بود (توانایی مقاومت در مقابل ضربه هسته ای) دست یابد. به جای آن تصمیم گرفته شد تا شبکه های موجود به هم متصل شوند و به عبارت دیگر شبکه ای از شبکه ها ساخت شود. نام اینترنت هم از همین جا نشات گرفت. اینترنت اولیه فقط دانشگاهها و مراکز تحقیقاتی را به هم متصل می کرد و چون تحت کنترل دولت قرار داشت افراد و شرکتهای خصوصی راهی به آن نداشتند.
این وضع تا سال ۱۹۹۱ ادامه داشت، اما از این تاریخ اوضاع بسرعت دگرگون شد. در این سال بنیاد ملی علوم (NSF)، که بزرگترین تامین کننده مالی  اینترنت بود، سرمایه خود را از آن خارج کرد و اینترنت را بر روی شرکتهای تجاری گشود. و بزودی سیل خروشانی ، که امروز آنرا می شناسیم تبدیل شد، و شروع این رشد انفجاری با شبکه تارعنکبوتی جهانی (وب) همراه بود.
اینترنت یک چیز مستقل نیست که دیگران کامپیوترهایشان را به آن متصل کنند. بلکه اینترنت خود حاصل بهم پیوستن این کامپیوترهاست. در واقع وقتی به کامپیوترهای یک سرویس دهنده اینترنت (ISP) متصل می شوید، کامپیوتر شما هم جزئی از اینترنت می شود.
اینترنت به انواع بسیار گوناگونی از سرویس های مخابراتی ، از خطوط ساده تلفنی گرفته تا کابل های نوری پر سرعت و کانال های ماهواره ای، متکی  است. اگر این کانال های مخابراتی را بزرگراه اینترنت بدانیم، مسیریاب ها (routers )  کامپیوترهایی که بر انتقال اطلاعات بین نقاط مختلف نظارت می  کنند، پلیس های راهنمایی آن هستند.

گام ششم :  گردانندگان شبکه اینترنت
اینترنت فعالیت اولیه خود را از سال ۱۹۶۹ و با چهار دستگاه کامپیوتر میزبان ( host ) آغاز و پس از رشد باورنکردنی خود ، تعداد کامپیوترهای میزبان در شبکه به بیش از ده ها میلیون دستگاه رسیده است
 اینترنت به هیچ سازمان و یا موسسه خاصی در جهان تعلق ندارد. عدم تعلق اینترنت به یک سازمان ویا موسسه بمنزله عدم وجود سازمانها و انجمن های مربوطه برای استانداردسازی نیست .یکی از این نوع انجمن ها، “انجمن اینترنت ” است که در سال ۱۹۹۲ با هدف تبین سیاست ها و پروتکل های مورد نظر جهت اتصال به شبکه تاسیس شده است.
اینترنت کارش را سال ۱۹۶۹ با چهار هسته یا سیستم کامپیوتری میزبان شروع کرد اما امروز میلیونها مورد از آنها در سراسر جهان وجود دارند .  اینترنت به فردی یا سازمانی  یا کشور خاص تعلق ندارد ؛ البته شاید بتوان گفت ؛ زیرساختار و تجهیزات اصلی راهبری و مدیریت شبکه جهانی اینترنت در کشور ایالات متحده آمریکا است و موسسات غیر انتفاعی که مدیریت اینترنت را برعهده دارند نیز متعلق به کشور ایالات متحده آمریکا هستند .دلیل این موضوع شاید به تاریخچه پیدایش شبکه جهانی اینترنت مربوط باشد.
ین که گفته می‌شود اینترنت صاحب ندارد بدان معنا نیست که هیچ کس بر آن نظارت ندارد. یک موسسه غیرانتفاعی به نام انجمن اینترنت (Internet Society) که در سال ۱۹۹۲ تشکیل شده است مسئول نظارت بر  آن است و مراقب است که پروتکل‌ها و قوانینی که در مورد اینترنت تصویب شده‌اند، در سراسر جهان اجرا شوند.

گام هفتم : نمایی کلی از شبکه اینترنت ؛  سلسله مراتب شبکه جهانی اینترنت
هر کامپیوتری که به شبکه اینترنت متصل می گردد ، بخشی از شبکه تلقی می گردد. مثلا” می توان با استفاده از تلفن ( منزل ) به یک مرکز ارائه دهنده خدمات اینترنت ( ISP ) متصل و از اینترنت استفاده کرد. در چنین حالتی کامپیوتر مورد نظر بعنوان بخشی از شبکه بزرگ اینترنت محسوب خواهد شد. .
فرض کنید شما یک کاربر هستید که با کامپیوتر شخصی خود به اینترنت وصل می شوید جهت اتصال احتیاج به یک اکانت یا همان شماره کاربر و پاسورد و اجازه اتصال به اینترنت دارید ؛ به طور مثال اگر شما با خط تلفن یا DialUp به اینترنت وصل می شوید شرکت سرویس دهنده اینترنت با فروش کارت اینترنتی حاوی یک شناسه کاربری و پاسورد اجازه اتصال محدود مثلا مجموع ۱۰ ساعت یا ۵۰ ساعت را به شما می دهد.
به شرکتهای ارایه دهنده خطوط اینترنت ؛ یک مرکز ارائه دهنده خدمات اینترنت ( ISP ) گفته می شود. در اصل یک کامپیوتر به ای اس پی متصل می شود و ای اس پی نیز مرکزی است که به کل شبکه اینترنت متصل است. در خصوص زیرساختار شبکه اینترنت در آینده توضیح خواهم داد .
همانطوری که قبلا دیدیم اینترنت به زبان ساده عبارتست از یک شبکه جهانی که در آن شبکه ها و دستگاه ها با همدیگر در ارتباط می باشند و با اتصال به این شبکه عظیم می توانیم از اطلاعات ذخیره شده در دستگاه های دیگران استفاده نمائیم و یا اینکه به تبادل اطلاعات و پیام بپردازیم.
گام هشتم : ابراز مورد نیاز برای اتصال یک کاربر
برای اتصال به اینترنت نیازمند چه ابزارهایی می باشیم لوازم ارتباطی که به نوع اتصال کامپیوتر به شبکه اینترنت متفاوت است مثلا اگر با یک خط پرسرعت اینترنت Adsl به اینترنت متصل شویم با اینکه با خطوط تلفن و به صورت دایل آپ DialUp متصل شویم ابزارها کمی متفاوت است به منظور آشنایی با مفهوم کلی بحث همان مثال اتصال با خطوط تلفن را ذکر می کنیم
۱٫    یک دستگاه رایانه مناسب
۲٫    یک دستگاه مودم و یا کارت شبکه در شبکه های محلی کاربرد دارد. یا یک رشته خط تلفن جهت اتصال به مودم که در صورت استفاده از کارت شکبه در شبکه های محلی مورد نیاز نبوده و در چنین مواردی از طریق رسانه های شبکه ( کابل شبکه و یا بی سیم و … ) انجام می گردد
۳٫    داشتن کلمه کاربری و رمز عبور برای ورود به اینترنت که عموما با کارتهای اینترنتی از طریق یک ISP مناسب تهیه می گردد. اصولا در اتصال تلفنی ؛ مرکز ارایه دهنده خدمات اینترنتی کارت اینترنتی با محدوده زمان اتصال به در اختیار کاربران قرار می دهد که هریک دارای شماره کاربری منحصر به فرد و رمز عبور است که با درج لمه کاربری و رمز عبور و شماره تلفن شبکه ای اس پی کاربر می توان به صورت محدود و مشخص به اینترنت متصل شود. یک نکته که با توجه تعریف انجام شده مرکز ارایه خدمات اینترنت می تواند زمان اتصال کاربر به اینترنت را محدود کند مثلا کارت اینترنت شبانه و در محدود ساعت ۱۱ شب تا ۱۱ صبح .
۴٫    نرم افزار مناسب مرورگر اینترنت internet Brows  : مرورگر اینترنت در اصل نرم افزار  وابزاری است که درحال حاضر با آن این گفتار را مطالعه می کنید . مرورگر اینترنت انواع مختلفی دارد که هریک در نسخه های متفاوت دارای کارایی متعددی هستند معروفترین و پرکاربرترین مرورگر اینترنت در جهان اینترنت اکسپلورر internet Explorer موسوم به IE است که به صورت پیش فرض در سیستم عامل شرکت مایکروسافت یعنی ویندوز نصب می شود و نسخه نهایی ۷ آن در بازار عرضه شده است. فایرفاکس موسسه موزیلا Firefox از دیگر نرم افزار مشهور در دنیا است . opera  اپرا نیز طرفداران خاص خود را دارد. در خصوص مرورگر ها مفصل شرح خواهیم داد.
گام دهم : چگونه می توان به اینترنت اتصال پیدا کرد :
در گذشته اتصال به اینترنت به دلیل عدم آشنائی و محدودیت هایی که وجود داشت کاری بسیار مشکل بود در حالیکه هم اکنون توسط برگهای راهنما و لوح های فشرده ای که توسط شرکت های سرویس دهنده اینترنت در اختیار کاربران قرار می گیرد بسادگی می توان به اینترنت اتصال پیدا نمود
در شبکه های محل مدیران فنی شبکه این کار را انجام داده و دستگاه را جهت اتصال به شبکه و نهایتا اتصال به اینترنت تنظیم می نمایند
قدم اول :مهمترین کاری که در کامپیوتر های خانگی برای اتصال به هر شبکه ای انجام می دهیم نصب مودم و تعاریف مربوط به این سخت افزار می باشد که بسیار ساده بوده و در اغلب موارد نرم افزار سیسنم عامل قادر می باشد که این سخت افزار را پیدا نموده و از آن استفاده نماید .
قدم دوم : نصب و راه اندازی یک اکانت ؛ امکان اتصال : فرض کنید شما با یک تلفن و با بهره گیری از اتصال تلفنی دایل آپ به اینترنت متصل می شوید پس از نصب مودم اطلاعات مربوط به محل جغرافیایی و شماره و پیش  شماره های مربوط به این محل در خواست می گردد در هنگام نصب شماره تلفن شبکه مرکز ارایه خدمات اینترنتی ( فروشنده کارت اینترنتی ) ؛ شناسه کاربری و پاسوررد  را وارد می کنید

قدم سوم : اجرا یک اکانت : پس از تنظیم و با تعریف یک ارتباط جدید ( New Connection ) قادر خواهیم بود که به شبکه مربوطه و نهایتا به اینترنت متصل شویم.  نرم افزار مرورگر دریچه ای خواهد بود برای اتصال به اینترنت .
سرویس دهنده های اینترنت ISP:
سرویس دهنده های اینترنت که به ISP  Internet Service Provider   معروفند که به صورت شرکت های واسط و فراهم کننده این سرویس ابتدا پهنای باند مشخصی را بصورت اجاره ای یا ماهواره ای تهیه نموده و با فراهم نمودن بستر مخابراتی مناسب آن را در اختیار کاربران قرار می دهند این سرویس بصورت ساعتی و یا حجمی و با قیمت های متفاوتی ارائه می شود.