بازدید
چکیده نوشتار :
شما چگونه به اینترنت متصل میشوید؟ از Dialup استفاده کنید، DSL یا حتی Wireless ضروری است که یک سرویس دهنده اینترنت در نزدیکی شما باشد، اگر نبود چه خواهید کرد؟
ادامه مطلب + دانلود...
بازدید
در این کتاب ۴۰۲ صفحه ای با زیر ساخت اینترنت ، ISP , DDL , VDSL ، نصب شبکه ، تجارت الکترونیک ، اینترنت ماهواره ای ، پست الکترونیک ، پروتکل روتینگ ، روتینگ ، روتر ، سوئیچ ، رویتر سیسکو ، فیبر نوری ، هاب ، رادیو اینترنتی ، اینترفیس های روتر ، پهنای باند ، DNS , TCP/IP , Wireless , NAT , VLAN , VPN و… آشنا خواهید شد و مطالب مفید و آموزش های کاملی درباره علوم شبکه های کامپیوتری دریافت خواهید کرد.
ادامه مطلب + دانلود...
بازدید
اما خیلی وقتها شما فقط به دنبال معرفی آنلاین کسب و کار خود هستید یا میخواهید یک وبلاگ داشته باشید. در چنین مواردی انتخاب به روش پیشین تنها به هدر دادن پول است…….
ادامه مطلب + دانلود...
بازدید
امروزه سرعت بیشتر و کیفیت سرویس بهتر مهمترین چالش های دنیای شبکه می باشند. تلاشهای زیادی که در این راستا در حال انجام می باشد، منجر به ارائه فنآوری ها، پروتکل ها و روشهای مختلف مهندسی ترافیک شده است. در این پایان نامه بعد از بررسی آنها به معرفی MPLS که به عنوان یک فنآوری نوین توسط گروه IETF ارائه شده است، خواهیم پرداخت. سپس به بررسی انواع ساختار سوئیچ های شبکه خواهیم پرداخت و قسمتهای مختلف تشکیل دهنده یک سوئیچ MPLS را تغیین خواهیم کرد. سرانجام با نگاهی به روشهای طراحی و شبیه سازی و نرم افزارهای موجود آن، با انتخاب زبان شبیه سازی SMPL، به شبیه سازی قسمتهای مختلف سوئیچ و بررسی نتایج حاصل می پردازیم. همچنین یک الگوریتم زمانبندی جدید برای فابریک سوئیچ های متقاطع با عنوان iSLIP اولویت دار بهینه معرفی شده است که نسبت به انواع قبلی دارای کارآیی بسیار بهتری می باشد.
Abstract
Nowadays achieving higher speeds and better quality of service are the main subjects of networking. Many attempts are made in this way which have led to introducing various technologies, protocols and traffic engineering methods. In this thesis, after studying the above-mentioned parameters, IETF’s new technology called MPLS will be introduced. Then several different switch architectures are examined and the components of an MPLS switch are selected. Finally after a quick look at design and simulation methods and their available softwares, SMPL is chosen as simulation tool and then switch components are simulated and the results are studied. Also a new scheduling algorithm for crossbar switch fabrics named “The Optimized Prioritized iSLIP” is introduced which has much better performance than its previous versions.
فصل اول
کیفیت سرویس و فنآوری های شبکه
۱-۱- مقدمه
با گسترش تعداد کاربران اینترنت و نیاز به پهنای باند بیشتر از سوی آنها، تقاضا برای استفاده از سرویسهای اینترنت با سرعت رو به افزایش است و تهیه کننده های سرویس اینترنت برای برآورده سازی این تقاضا ها احتیاج به سوئیچ های با ظرفیت بیشتر دارند ]۱[.
در این میان تلاشهای زیادی نیز برای دستیابی به کیفیت سرویس بهتر در حال انجام میباشد. فنآوریATM نیز که به امید حل این مشکل عرضه شد، بعلت گسترش و محبوبیتIP نتوانست جای آن را بگیرد و هم اکنون مساله مجتمع سازی IP و ATM نیز به یکی از موضوعات مطرح در زمینه شبکه تبدیل شده است.
در این فصل به معرفی مسائل و مشکلات مربوط به کیفیت سرویس و مجتمع سازی IP و ATM می پردازیم و راه حلهای ارائه شده از جمله MPLS رابررسی خواهیم نمود.
۱-۲- کیفیت سرویس در اینترنت
سرویسی که شبکه جهانی اینترنت به کاربران خود ارائه داده است، سرویس بهترین تلاش۴ بوده است. یکی از معایب اصلی این سرویس این است که با وجود اینکه مسیریابهای شبکه به خوبی قادر به دریافت و پردازش بسته های ورودی می باشند ولی هیچگونه تضمینی در مورد سالم رسیدن بسته ها به مقصد وجود ندارد. با توجه به رشد روز افزون استفاده از اینترنت و به خصوص با توجه به اشتیاق زیاد به اینترنت به عنوان ابزاری برای گسترش تجارت جهانی، تلاش های زیادی جهت حفظ کیفیت سرویس (QoS) در اینترنت در حال انجام می باشد. در این راستا در حال حاضر کلاس های سرویس متنوعی مورد بحث و توسعه می باشند. یکی از کلاس های سرویس فوق ، به شرکت ها و مراکز ارائه سرویس های web که نیاز به ارائه سرویس های سریع و مطمئن به کاربران خود دارند، اختصاص دارد.
یکی دیگر از کلاس های سرویس جدید در اینترنت ، به سرویس هایی که نیاز به تاخیر و تغییرات تاخیر کمی دارند، اختصاص دارد. سرویس هایی نظیر تلفن اینترنتی و کنفرانسهای تصویری اینترنتی نمونه ای از سرویس های این کلاس سرویس می باشند.
برای نیل به سرویس های جدید فوق، عده ای براین عقیده هستند که در آینده ای نزدیک تکنولوژی فیبر نوری و WDM آنقدر رشد خواهد کرد که اینترنت به طور کامل بر مبنای آن پیاده سازی خواهد شد و عملا مشکل پهنای باند و همچنین تضمین کیفیت سرویس وجود نخواهد داشت. عقیده دوم که ظاهرا درست تر از عقیده اول می باشد، این است که با وجود گسترش فنآوریهای انتقال و افزایش پهنای باند، هنوز به مکانیسم هایی برای تضمین کیفیت سرویس کاربران نیاز می باشد. در حال حاضر اکثر تولید کنندگان مسیریاب ها و سوئیچ های شبکه اینترنت، در حال بررسی و افزودن مکانیسمهایی برای تضمین کیفیت سرویس در محصولات خود می باشند.
از سوی سازمان جهانی IETF مدل ها و مکانیسم های مختلفی برای تضمین کیفیت سرویس مورد تقاضای کاربران ارائه شده است. برخی از مهمترین این مدل ها عبارتند از:
۱- پروتکل رزرو منابع در اینترنت RSVP
۲- سرویس های متمایز DS
۳- مهندسی ترافیک
۴- سوئیچنگ برچسب چندین پروتکل MPLS
در قسمتهای بعدی به طور خلاصه با هر یک از مدل های فوق آشنا می شویم .
۱-۲-۱- پروتکل رزور منابع در اینترنت
پروتکل RSVP به عنوان یک پروتکل سیگنالینگ برای رزرو منابع در اینترنت استفاده می شود. در شکل ۱-۱ مثالی از عملیات سیگنالینگ RSVP نشان داده شده است. مطابق با شکل فوق، فرستنده ابتدا پیام PATH را ارسال می دارد. در این پیام مشخصات و پارامترهای ترافیکی فرستنده موجود می باشد. هر مسیریاب شبکه با دریافت پیام PATH با کمک جدول مسیریابی خود پیام را هدایت نموده تا اینکه پیام به مقصد نهایی برسد. گیرنده نهایی بعد از دریافت پیام PATH، پیام RESV را از خود عبور داده و منابع لازم شامل پهنای باند و فضای بافر را به ارتباط جدید اختصاص می دهد. چنانچه یکی از مسیریاب های موجود در مسیر، قادر به قبول پیام RESV نباشد، آنرا رد نموده و پیام خطایی به گیرنده ارسال می نماید و سپس عملیات سیگنالینگ خاتمه می یابد. با قبول پیام RESVاز جانب هر مسیر یاب موجود در مسیر، اطلاعات وضعیت مربوط به جریان ترافیکی فوق ثبت می شود .
شکل ۱-۱- مثالی از عملیات سیگنالینگ RSVP
با ورود هر بسته به مسیریاب های شبکه، واحد طبقه بندی کننده، بسته ورودی را به یک کلاس خاص طبقه بندی نموده و سپس بسته ورودی را در یک صف خاص قرار می دهد. عملیات زمانبندی بسته ها در هر صف موجود در مسیریاب، توسط واحد زمان بند بسته طوری انجام می گردد که کیفیت سرویس مورد نظر تامین شود. این سرویس دارای مشکلات زیر می باشد:
۱- میزان اطلاعات وضعیت متناسب با تعداد جریان های ترافیکی افزایش می یابد. بنابراین برای نگهداری اطلاعات وضعیت در مسیریاب ها نیاز به حافظه زیادی می باشد. همچنین بالاسری عملیات مسیر یاب ها به شدت افزایش می یابد. لذا قابلیت مقیاس پذیری در ساختار سرویس های مجتمع به هیچ وجه مشاهده نمی گردد .
۲- هر مسیر یاب نیاز به پروتکل RSVP، روتین کنترل کننده دسترسی، طبقه بندی کننده جریان ترافیکی و زمان بند بسته دارد . بنابراین می توان گفت که در سرویس های مجتمع وظایف پردازشی مسیریاب ها به شدت زیاد می باشد.
۱-۲-۲- سرویس های متمایز
به خاطر مشکلات پیاده سازی و توسعه سرویس های مجتمع که در بالا به آنها اشاره شد، سرویس های متمایز ارائه گردیدند . همانطور که می دانیم درسر فصل بسته های IPv4 فیلد یک بایتی به نام نوع سرویس (ToS) وجود دارد. در این فیلد سه بیت مختلف وجود دارد که برنامه های کاربردی با استفاده از این سه بیت قادر به تعیین نیازهای خود می باشند. سه بیت فوق عبارتند از:
۱- بیت D : نیاز به تاخیر کم
۲- بیت R :نیاز به نرخ اتلاف کم (اطمینان بالا)
۳- بیت T : نیاز به گذردهی بالا
در سرویس های متمایز، فیلد نوع سرویس به فیلد DS تغییر نام کرده است. با کد گذاری های مختلف فیلد DS و پردازش بسته ها براساس مقدار فیلد فوق، می توان کلاس های سرویس متمایزی را ایجاد نمود.
برای دسترسی به سرویس های متمایز، لازم است که کاربران شبکه به یک توافق سطح سرویس (SLA) با سرویس دهنده های اینترنت ((ISP ، برسند . کلاس های مختلف سرویس و میزان ترافیک هر کلاس در SLA مشخص می شود. SLA می تواند به یکی از دو صورت ثابت و پویا بیان شود. در نوع ثابت توافق ترافیکی بین کاربر و ISP ثابت می باشد، در حالیکه در نوع پویا با استفاده از پروتکل های سیگنالینگ (مثل RSVP ) سرویس مورد نظر کاربر متناسب با تقاضای آن قابل تنظیم می باشد. براساس SLA توافق شده بین کاربر و شبکه، در مدخل ورودی به شبکه، بستههای ورودی کاربران طبقه بندی، نظارت و در صورت لزوم شکل دهی می گردند. همچنین میزان بافر مورد نیاز جریان ترافیکی کاربر از اطلاعات موجود در SLA استخراج می گردد.
با کمک عملیات طبقه بندی، نظارت، شکل دهی و زمانبندی که در DS اجرا می گردد، می توان به سرویس های متمایز زیر دسترسی پیدا نمود.
۱- سرویس های تشویقی : برای کاربردهایی که به تاخیر و تغییرات تاخیر کم نیاز می باشد.
۲- سرویس های مطمئن : برای کاربردهایی که به اطمینان بالا نیاز می باشد.
۳- سرویس های المپیک : این سرویس ها خود به سه دسته سرویس های طلایی ، نقرهای و برنزی تقسیم بندی می شوند که به ترتیب کیفیت سرویس کاهش می یابد.
بین استفاده از سرویس های متمایز و RSVP تفاوت های زیر وجود دارد:
از آنجائیکه در سرویس های متمایز تعداد کلاس های سرویس که توسط فیلد DS مشخص می شود بسیار محدود است، بنابراین برخلاف سرویس های مجتمع، میزان اطلاعات وضعیت متناسب با تعداد کلاس های سرویس می باشد نه تعداد جریان های ترافیکی. این امر منجر به قابلیت مقیاس پذیری بالاتر سرویس های متمایز نسبت به سرویس های مجتمع می گردد.
عملیات طبقه بندی، نشانه گذاری، نظارت و شکل دهی فقط در مرز شبکه باید انجام شود. بنابراین پیاده سازی و اعمال سرویس های متمایز ساده تر از سرویس های مجتمع می باشد.
برای پیاده سازی سرویس های مطمئن، ابتدا توسط مسیریاب ورودی شبکه عملیات طبقه بندی و نظارت صورت می گیرد. چنانچه ترافیک ورودی از آنچه که در SLA آمده است، بیشتر باشد در این صورت ترافیک ورودی متخلف می باشد، در غیر این صورت نامتخلف است. تمام بسته های ورودی و خروجی در یک صف قرار می گیرند و برروی آنها مدیریت صف صورت می گیرد .
سرویس های تشویقی برای کاربرانی که ترافیک تولیدی آنها دارای حداکثر نرخ بیت ثابت می باشد، تاخیر و تغییرات تاخیر کمی را تضمین می نماید. هر کاربر دارای یک توافق ترافیکی SLA با سرویس دهنده خود می باشد. در SLA حداکثر نرخ بیت مجاز کاربر قید شده است و کاربر موظف به رعایت آن می باشد. چنانچه نرخ بیت ارسال کاربر از حداکثر مجاز تجاوز نماید، در این صورت ترافیک های اضافی از بین می روند. شبکه نیز متعهد می شود که پهنای باند مورد نیاز کاربر را تامین نماید. در کاربردهایی نظیر تلفن اینترنتی، کنفرانس ویدئوئی، ایجاد خطوط استیجاری و مجازی و VPN از سرویس های تشویقی استفاده می شود.
۱-۲-۳- مهندسی ترافیک
عواملی نظیر کمبود منابع کافی در شبکه و همچنین توزیع نادرست بار ترافیکی در شبکه، باعث ایجاد تراکم در شبکه می گردد. چنانچه منابع کافی در شبکه موجود نباشد در این صورت تمام مسیر یاب های موجود در شبکه دچار تراکم و ازدحام بار می شوند که تنها راه حل مناسب آن، افزودن منابع دیگر به شکبه می باشد. اگر بار ترافیکی به طور مناسب و صحیح در شبکه توزیع نشود در این صورت برخی از مناطق شبکه دچار تراکم می شوند در حالیکه در برخی نقاط دیگر هیچگونه تراکمی مشاهده نمی شود. از آنجاییکه اکثر پروتکل های مسیر یابی دینامیکی از الگوریتم کوتاهترین فاصله استفاده می نمایند، بنابراین امکان ایجاد تراکم در برخی مسیرها و عدم وجود تراکم در مسیرهای دیگر شبکه وجود دارد . البته روش بهبود یافته ECMP به شرط آنکه بیش از یک مسیر به عنوان کوتاهترین مسیرها موجود باشد، تا حدی مشکل فوق را در پروتکل مسیریابی دینامیکی OSPF حل می نماید. همچنین به عنوان یک راه حل دیگر میتوان هزینه هر خط شبکه را به صورت دستی تغییر داد تا عملیات تقسیم بار صورت گیرد اما طبیعی است این راه حل برای شبکههای وسیع عملی نمیباشد .
با کمک روال هایی که در مهندس ترافیک در نظر گرفته شده است، میتوان تا حد زیادی از ایجاد تراکم در شبکه جلوگیری نمود. مسیر یابی مبتنی بر اضطرار (CBR) یک روش برای مهندسی ترافیک و جلوگیری از تراکم در شبکه است که به شرح آن می پردازیم .
در مسیریابی مبتنی بر اضطرار با استفاده از چندین پارامتر مختلف، مسیرهای موجود بین مبدا و مقصد محاسبه می شوند. در حقیقت مسیریابی مبتنی بر اضطرار تکمیل یافته مسیریابی مبتنی بر کیفیت سرویس می باشد. در مسیریابی QoS کلیه مسیرهایی که کیفیت سرویس مورد نظر کاربر را برآورده می نماید محاسبه می شوند . در مسیریابی مبتنی بر اضطرار سایر محدودیت های شبکه نظیر نظارت بر ترافیک نیز درنظر گرفته شده است. با استفاده از مسیر یابی مبتنی بر اضطرار، امکان انتخاب مسیرهایی با کیفیت سرویس مورد نظر و همچنین افزایش میزان بهره وری شبکه فراهم می آید. در مسیریابی مبتنی بر اضطرار در هنگام محاسبه مسیرهای موجود نه تنها توپولوژی شبکه بلکه پارامترهای دیگری نظیر نیازهای جریان های ترافیکی، میزان ظرفیت موجود در خط های شبکه و سایر نظارت های لازم که توسط مدیر شبکه تعیین میشود، در نظر گرفته می شوند. بنابراین در وحله اول ممکن است که مسیر محاسبه شده توسط مسیر یابی مبتنی بر اضطرار طولانی تر از مسیرهای دیگر باشد ولی مطمئنا مسیر محاسبه شده دارای سبکترین بار ترافیکی بوده و نیازهای کاربر را به خوبی برآورده می نماید.
همانند پروتکل های مسیریابی دینامیکی، برای محاسبه بهترین مسیر ممکن توسط الگوریتم مبتنی بر اضطرار باید مسیر یاب های شبکه به طور متناوب اطلاعات وضعیت خط را بین یکدیگر مبادله نمایند .
در مسیریابی مبتنی بر اضطرار مشابه سایر روش های مسیریابی، اولین مسئله مهم انتخاب متریک مورد نظر برای مسیرهای موجود در شبکه می باشد. متریک های متداول در مسیر یابی مبتنی بر اضطرار عبارتند از: هزینه تعداد پرش ها ، پهنای باند، اطمینان، تاخیر و تغییرات تاخیر مسیر انتخاب شده. الگوریتم های مسیر یاب، یک یا چند متریک فوق را بهینه می نمایند.
چنانچه از چندین متریک فوق به صورت ترکیبی برای محاسبه مسیر بهینه استفاده شود، در این صورت پیچیدگی عملیات تولید جداول مسیر یابی به شدت زیاد می گردد. اگر از متریک های پهنای باند و یا تعداد پرش در محاسبه مسیر بهینه استفاده شود، در این صورت به خاطر وجود الگوریتم هایی نظیر الگوریتم Dijestra و Bellman-Ford محاسبات مسیریابی نسبتا ساده میباشد. در مسیریابی مبتنی بر اضطرار فرکانس محاسبه مسیرها به مراتب نسبت به سایر روش های دینامیکی بیشتر می باشد. دلیلی که می توان برای این مطلب آورد این است که در مسیر یابی دینامیکی تنها با تغییر توپولوژی شبکه، مسیرهای جدید محاسبه می شوند ولی در مسیر یابی مبتنی بر اضطرار، تغییرات پهنای باند نیز منجر به محاسبه مسیرهای جدیددر جدول مسیریابی می گردد. بنابراین می توان نتیجه گرفت که پیچیدگی روش مسیر یابی مبتنی بر اضطرار به مراتب بیشتر از مسیریابی دینامیکی می باشد. برای محاسبه جداول مسیر یابی و کاهش پیچیدگی مسیریابی مبتنی بر اضطرار، می توان از روش های پیشنهادی زیر استفاده نمود:
۱- استفاده از یک تایمر طولانی برای کاهش فرکانس محاسبات.
۲- استفاده ازمرتیک های پهنای باند و تعداد جهش .
۳- استفاده از سیاست های مدیریت برای حذف برخی از خط هایی که به هر دلیل مورد قبول نمی باشند. مثلا اگر یک ارتباط نیاز به تاخیر کم داشته باشد، قبل از انجام مسیریابی ابتدا تمام خط هایی که تاخیر بالایی دارند حذف می شوند و سپس مسیریابی انجام می گردد.
ذکر این نکته ضروری می باشد که مسیریابی مبتنی بر اضطرار دارای مشکلات زیادی است که عبارتند از:
۱- بالا سری زیاد در محاسبه مسیر.
۲- افزایش اندازه جدول مسیریابی.
۳- احتمال عدم پایداری.
۴- بهینه نبودن مسیر انتخابی از نظر میزان مصرف منابع .
۱-۲-۴- سوئیچنگ برحسب چندین پروتکل
در پروتکل MPLS به بسته های ورودی به شبکه یک برچسب کوتاه الحاق می گردد و سپس با توجه به مقدار برچسب فوق، عملیات مسیریابی در درون شبکه انجام می شود. در بخش های بعدی توضیحات کامل در مورد پروتکل MPLS ارائه خواهد شد.
۱-۳- مجتمع سازی IP و ATM
با گسترش سریع شبکه های مبتنی بر IP و همچنین با توجه به ویژگیهای منحصر به فرد فنآوری ATM، مدتی است که مبحث پیاده سازی IP بر روی ATM مطرح می باشد و تاکنون پیشنهادهای مختلف و فعالیتهای زیادی در این زمینه صورت گرفته است ]۲[.
یکی از اولین و مهمترین مشکلات پیاده سازی IP بروی ATM عملکرد متفاوت این دو فنآوری می باشد. IP یک پروتکل بهترین تلاش و بی اتصال می باشد در حالیکه ATM از نوع اتصال گرا است و کیفیت سرویس اتصال ها را به خوبی تضمین می نماید. در IP داده های ارسالی بصورت بسته می باشد، در حالیکه در ATM داده ها بصورت سلول می باشد. در IP از مسیر یابی لایه سوم استفاده می شود، در حالیکه در ATM از روش رزرو منابع استفاده می شود.
با استفاده از فنآوری ATM، امکان استفاده از سرویس های متنوع صوتی، تصویری و داده ای، فراهم می آید. از طرف دیگر IP، قدمت حدود ۳۰ سال دارد و در این مدت فعالیت ها و نرم افزارهای زیادی بر پایهIP طراحی و پیاده سازی شده است. بنابراین شرکت های مخابراتی و متخصصان شبکه، بهترین راه حل پیاده سازی نسل آینده اینترنت را ارسال ترافیک های IP و ATM می دانند.
همانطور که می دانیم در شبکه های کامپیوتری دو فنآوری مختلف سوئیچینگ بسته ای و سوئیچینگ مداری وجود دارد. میزان بهره وری از منابع شبکه در سوئیچینگ بسته ای به خصوص در حالتیکه ترافیک های ارسالی کاربران از نوع زنجیره ای باشد، به مراتب بالاتر از سوئیچینگ مداری است اما مهمترین برتری سوئیچینگ مداری آن است که امکان تضمین کیفیت سرویس در شبکه های سوئیچینگ مداری وجود دارد. با توجه به اینکه IP و ATM از دو نوع سوئیچینگ مختلف که در بالا به آن اشاره شد، استفاده می نمایند، در ترکیبب و مجتمع سازی این دو نوع فنآوری یکسری مشکلاتی وجود دارد.
برای رفع مشکلات فوق و پیاده سازی IP برروی ATM، تاکنون از سوی IETF، انجمن ATM و سایر شرکتهای مخابراتی، روش های مختلفی مانند مدل سنتیIP بروی ATM ، NHRP ، MPOA و MPLS ارائه شده است .
هر یک ازروش های فوق دارای ویژگی ها و مشخات خاصی می باشند ولی مطمئنا کاملترین روش پیاده سازیIP بروی ATM، پروتکل MPLS است که در این قسمت به بررسی اجمالی آن می پردازیم.
MPLS در حقیقت ترکیبی از سوئیچینگ لایه دوم (لایه پیونده داده) با مسیریابی لایه سوم (لایه شبکه) می باشد که هدف اصلی آن ایجاد یک فابریک انعطاف پذیرشبکه با کارآیی و مقیاس پذیری بالا می باشد.MPLS وابسته به پروتکل لایه دوم خاصی نمی باشد ولی پیاده سازی های اولیه آن بر روی ATM وFrame Relay صورت گرفته است. در اوایل سال ۱۹۹۷، گروه مطالعاتی MPLS، که در آن ISP های زیاد عضویت دارند، شروع به فعالیت نمود که هدف اصلی آن پاسخگویی و رفع نیاز مشکلات فراوان موجود در اینترنت فعلی می باشد. برخی از مهمترین اهداف MPLS که در شبکه اینترنت فعلی وجود ندارند عبارتند از:
۱- ایجاد یک شبکه IP با قابلیت مقایس پذیری برای رفع نیازهای رو به افزون ترافیکهای اینترنت
۲- فراهم سازی سرویس های مبتنی بر IP
۳- ترکیب ترافیک های مختلف بر روی یک شبکه IP واحد
۴- بهبود بازدهی عملیاتی شبکه در یک محیط رقابتی
در ابتدای پیدایش فنآوریATM، تصور همگان براین بود که با توجه به ویژگی های منحصر به فرد ATM در آینده شاهد یک شبکه کاملا مبتنی بر ATM خواهیم بود. اما با گسترش IP و شبکه های مبتنی بر IP، این ایده به تدریج کمرنگ گردید. تصور فعلی براین است که در نسل آینده شبکه ها از مزایای فنآوری های موجود نظیر ATM وIP به نحو احسن استفاده می شود.
فنارآوری سوئیچینگ برحسب نتیجه ترکیب و استفاده توأم از مزایای فناوری های سوئچینگ لایه دوم و مسیریابی لایه سوم می باشد. طبیعی است که این نوع شبکه، به دلیل استفاده همزمان از فنآوریهای سوئیچینگ و مسیریابی، بهترین راه حل برای استفاده همزمان از IP و ATM می باشد.
در حالت کلی، فناوری MPLS فقط به IP و ATM محدود نمیشود، بلکه MPLS نحوه یکپارچه سازی فنآوریهای لایه دوم و لایه سوم را توصیف می نماید. در MPLS یکسری روال ها برای استفاده از قابلیت های سوئچیگ سریع ATM و Frame Relay در شبکههای IP توصیف شده است .
در شبکه های MPLS به هر یک از بسته های IP ورودی توسط مسیر یاب های موجود در لبه شبکه، یک برچسب الحاق می گردد. در درون شبکه MPLS، هدایت بسته ها به مقصد بوسیله پردازش برروی فیلد برچسب انجام می شود. در لبه خروجی شبکهMPLS، برچسب الحاقی به بسته حذف شده و بسته IP تحویل مقصد می گردد.
شکل ۱-۲ مثالی از یک شبکه MPLS و تجهیزات آن را نشان می دهد. مطابق با شکل فوق مسیریاب هایی که در لبه شبکه قرار گرفته اند و با استفاده از اطلاعات IP، به بسته های ورودی یک برچسب خاص تخصیص می دهند، با نام LER شناخته می شوند . مسیریابهای داخل شبکه MPLS که تنها وظیفه آنها پردازش بسته های IP برچسب زده شده و هدایت آنها به سمت مقصد می باشد، با نام LSR شناخته می شوند. همچنین مطابق با شکل فوق، به مسیری که بسته های IP ازطریق آن مسیر به سمت مقصد ارسال می شوند، اصطلاحا LSP گفته می شود.
شکل ۱-۲- مثالی از یک شبکه MPLS
ادامه مطلب + دانلود...
بازدید
نظیر به نظیر چیست؟
نظیر به نظیر به هر ارتباط چندگانه، خودگردان دستگاهها که به صورت یکسان عمل میکنند اطلاق میشود. یک شبکه نظیر به نظیر نوعی شبکه است که در آن ایستگاههای کاری هم به صورت یک مشتری (تقاضا کننده داده) ، هم به صورت سرور (عرضه کننده داده) و هم به صورت یک خدمتگزار (عرضه کننده و تقاضا کننده داده) میتوانند عمل کنند. در شبکههای نظیر به نظیر کامپیوترهای موجود در شبکه دارای وظایف و مسئولیتهای معادل و مشابه هستند. به طور مثال کامپیوتر A میتواند درخواست یک فایل را از کامپیوتر B نماید. در این وضعیت، کامپیوتر A به عنوان یک سرویس گیرنده ایفای وظیفه نموده و کامپیوتر B به عنوان یک سرویس دهنده رفتار مینماید. در ادامه فعالیت، کامپیوترهای A,B میتوانند دارای وظایف معکوسی نسبت به وضعیت قبل داشته باشند.
(تاریخچه نرمافزارهای نظیر به نظیر معمولاً با ارجاع به Napster آغاز میشود. Napster مثال معروفی از یک ارتباط یک به یک و یک به چند قدرتمند است که میتواند انتظار را ازتکنولوژی کامپیوتری تحقق بخشد. اگر چه ، اگر کمی به عقب باز گردیم، پیامهای فوری (instant message) تجسم ابتدایی نظیر به نظیر بودند. این پیامها نوع متفاوتی از ارتباط را نشان میدهند که تلفیقی از نامه دستنویس و تلفن است با افزایش ضرورت تماسهای سریع تلفن و گسترش استفاده از پست الکترونیکی، پیامهای فوری چشمانداز اینترنت را تغییر دادند.
عضویت درشبکه نظیر به نظیر ، به صورتadhoc و پویا است و تنها نیاز به ایجاد یک مکانیسم و ساختار برای مدیریت و سازماندهی نظیرها است تا در این شبکهها بتوان یک تعاون و همکاری مفید را بین کاربران به وجود آورد.
تکنولوژی نظیر به نظیر، توانایی اشتراک منابع و سرویسهای کامپیوتر شامل اطلاعات ، فایلها، سیکلهای پردازش و ذخایر، باتبادل مستقیم بین سیستمها (بدون استفاده از سرورهای مرکزی) را دارد. تکنولوژی نظیر به نظیر به کاربرانشان اجازه استخراج منابع کممصرف و بیهوده که در هر یک از ایستگاههای کاری نگهداری میشوند رامیدهد. در این نوع شبکه، هر یک از کاربران کنترل منابع خود رابر عهده داشته و میتوانند به منظوربه اشتراک گذاشتن فایلهای خاص با سایر کاربران، خود رأساً تصمیمگیری نمایند. همچنین ممکن است کاربران به منظور دستیابی به منابع اشتراکی، سایر کاربران را ملزم به درج رمز عبور نمایند. با توجه به اینکه تمامی تصمیمات فوق توسط هر یک از کاربران و به صورت جداگانه اتخاذ میگردد، عملاً یک نقطه مرکزی برای کنترل و یا مدیریت شبکه وجود نخواهد داشت.
از طرفی شبکه نظیر به نظیر، استفاده از کامپیوترهای نسبتاً قدرتمند در اینترنت است که از آنها تنها برای کارهای بر پایه مشتری استفاده نمیشود. نوعاً عملیات انجام شده توسط کامپیوترها از نوع مشتری خدمتگزار است. یک کامپیوتر سرور نوعاً منابع بزرگی دارد و به تقاضای ارسالی برای استفاده از منابع و اطلاعات از سوی کامپیوتر مشتری پاسخ میدهد. مشتریان نیز تقاضاهایی رابه استفاده از منابع و اطلاعات برای سرور وارد میکنند بهترین مثال برای مدل مشتری / خدمتگزار جستجو در وب است. سرورهای وب در اینترنت معمولاً کامپیوترهایی با اهداف خاص با پروسسورهای بسیار سریع یا حتی چند پروسسور و آرایههای بزرگ هارد دیسک هستند. سرورهای وب همه جزئیات و محتویات وابسته به یک وب سایت مانند فایلهای Html ، فایلهای گرافیکی و فایلهای صوتی و تصویری و .. را ذخیره میکند و به درخواستهای وارده رسیدگی کرده تا اطلاعات یک صفحه وب خاص را نشان دهند. وقتی یک صفحه درخواست میشود، سرور وب صفحه وفایلهای اختصاصی آن رابرای مشتری میفرستد.
شبکه نظیر به نظیر، فواید زیر را علاوه بر شبکههای مشتری و / خدمتگزار دارد:
۱) محتویات و منابع میتوانند میان مرکز و نودهای شبکه به اشتراک گذاشته شوند، در حالیکه در شبکههای مشتری / خدمتگزار اطلاعات تنها در مرکز قرار دارد و هنگام درخواست به کامپیوترهای مشتری ارسال میشود.
۲) یک شبکه از نظیرها به راحتی توسعهپذیر میباشد و قابل اعتمادتر از یک سرور تنها است چون یک سرور تنها میتواند یک نقطه خطرساز باشد و یا حتی به یک گلوگاه در هنگام استفاده از شبکه تبدیل شود.
۳) یک شبکه از نظیرها میتواند با تقویت منابع کامپیوتری برای کارهای توزیع شده کامپیوتری ، پروسسورهای خود را به اشتراک گذاشته، بطوریکه سریعتر از یک شبکه که به یک سوپر کامپیوتر تکیه دارد عمل خواهد کرد.
۴) منابع اشتراکی در کامپیوترهای نظیر میتوانند مستقیماً در دسترس قرار گیرند. سریعتر از آنچه که در فایلهای ذخیره شده در کامپیوتر مرکزی وجود دارد، یک نظیر میتواند فایلهایش رابه صورت ذخیره محلی در اشتراک دیگران قرار دهد.
همچنین شبکه نظیر به نظیر میتواند مشکلات زیر را حل کند:
۱) به منابع محلی اجازه میدهد که مستقیماً به اشتراک گذاشته شوند بدون اینکه نیاز به یک سرور واسط باشد.
۲) ارتباط چندین باره موثر بدون تکیه بر بنیانIP multicast
پیش از Napster سیستمهای اشتراک فایل و اطلاعات بین کامپیوترها بیش از حد به وب گسترده ، شبکههای محلی LAN و تبادل فایلها تحت پروتکل FTP محدود شده بود. زمانیکه سرعت و شیوع کامپیوترهای شخصی (PC) به اندازه سرعت و شیوع ارتباطات اینترنت افزایش یافت، نیاز عمومی به سوی تکنولوژی اشتراک فایل گرایش یافت. Napster اشتراک فایل را شهرت بخشید و آن رابه عنوان یک مولفه چیره و مسلط پهنای باند مشترکان خانگی امروزی اینترنت ساخت.
همچنین لغت نظیر به نظیر به شکبهای از نظیرها (یکسانها) که از اطلاعات و سیستمهای ارتباطی خاص استفاده می کنند اشاره دارد. تعداد دو یا بیشتر از این نظیرها میتوانند بدون هماهنگ کننده مرکزی با یکدیگر همکاری داشته باشند . در مقابل شبکههای مشتری /خدمتگزار، شبکههای نظیر به نظیر دارای هزینه کم، خود تنظیم و بدون هماهنگی مرکزی در استفاده از منابع ، تحملپذیری بالا در برابر خطا و پشتیبانی بهتر از ساختمان شبکههای adhoc می باشند.
اشتراک منابع کامپیوتری و سرویسها با تبادل مستقیم بین سیستمها دو مشخصه اصلی و کلیدی را درباره سیستمهای نظیر به نظیر میدهد:
۱) مقیاسپذیری: هیچ محدودیت تکنیکی و یا الگوریتمی در اندازه سیستم وجود ندارد به طور مثال پیچیدگی سیستم مقداری ثابت ، صرفنظر از تعداد نودها در سیستم است.
۲) قابلیت اعتماد: سوء عمل هر نود در تمام سیستم تاثیر نگذارد (یاحتی روی هر نود دیگر) شبکههای اشتراک فایل مانند Gnutella مثال خوبی برای مقیاسپذیری و قابلیت اعتماد هستند. در Gnutella ، نظیرها ابتدا به شبکه پوششی زمینه متصل میشوند که تمام نظیرها در آن با هم مساوی و برابر هستند. نظیرها مستقیماً و بدون نیاز به نظم و ترتیب خاصی به سرور اصلی متصل میشوند. و سوء عمل یک نود سبب سوء عمل نود دیگری میشود.
برای ارزیابی یک سیستم نظیر به نظیر پیشنهادی، مشخصات نظیرهایی که شرکت کنندگان در سیستم را انتخاب میکنند باید درک و محاسبه شود. برای مثال ، اگر بعضی از نظیرها در سیستم اشتراک فایل، پهنای باند و کم، تاخیر زیاد در ارتباطات گلوگاههای شبکه در اینترنت داشته باشند، سیستم باید در جلوگیری از نمایندگی بخشهای بزرگ اندیسهای توزیع شده به این نظیرها مراقب باشد چون ترس از فشار کاری و ایجاد بخش اندیس غیر قابل دسترس برای بقیه نظیرها ممکن است به وجود آید. به طور مشابه، مدت زمان لازم برای نگهداری ارتباط به بنیان شبکه برای نگهداری دادهها یا متادادههای اندیس در دسترس باید مورد توجه قرار گیرد. خلاصه، سیستم باید میزان شایستگی یک نظیر منتخب برای کارهای خاص را قبل از نمایندگی صریح یا ضمنی آن کار به نظیر تعیین کند. به طور شگفتآوری تا کنون تعداد ساختارهای کمی که با محدودیتهای بالا مطابقت دارند ارزیابی و توسعه یافته اند.
انواع شبکههای نظیر به نظیر
سه نوع اصلی اشتراک فایل نظیر به نظیر وجود دارد:
1)ارتباط یک به یک که نوعاً فایلها از یک PC به یک PC دیگر انتقال مییابد.
۲)ارتباط پیشرفته یک به چند مانند Naspster که در آن یک میزبان میتواند با چندین گره ارتباط داشته وفایلهایش را با آنها به اشتراک بگذارد.
۳) ارتباط چند به چند که از پروتکل Gnutella استفاده میکند مانند Morpheus و Bearshare که میتوانند به صورت خودکار و گسترده منابع را بین چندین کاربر به اشتراک بگذارند.
چارچوبهای شبکههای نظیر به نظیر:
۱) چارچوب مرکزی: اولین نسل نظیر به نظیر یعنی Napster از ساختار شبکه ای مشتری/ خدمتگزار استفاده میکرد. سرور مرکزی مانند یک عمل ایستگاه ترافیکی میکرد همانطوریکه در شکل ۱ نشان داده شده است. سرور مرکزی دایرکتوری فایلهای اشتراکی ذخیره شده در هر نود را نگهداری میکند . هر گاه یک مشتری به شبکه وصل و یا از آن خارج میشود دایرکتوری بروز خواهد شد . در این مدل تمام پیغامهای کنترل و جستجو به سرور مرکزی فرستاده می شود. سپس سرور مرکزی درخواست جستجوی مشتری رابه وسیله دایرکتوری پایگاه دادهاش به مرجع آن ارجاع میدهد و فایل درخواستی را دانلود میکند . فایلهای حقیقی هیچگاه در سرور مرکزی نگهداری نمیشوند.این نوع چارچوب کارایی بالایی را فراهم میکند.
۲) چارچوب غیر مرکزی: نسخه دوم نظیر به نظیر یعنی پروتکل Gnutella یک مدل توزیع شده را به کار میبرد که در آن هیچ سرور مرکزی وجود ندارد و هر نود موقعیت یکسانی در آن دارد. هر نود به صورت یک خدمتگزار (یعنی به صورت یک نظیر) در شبکه عمل میکند. همانطوریکه در شکل ۲ بدیهی است، هر نود در چارچوب میکوشد که برخی از ارتباطات به سایر نودها (نوعاً بین ۴ تا ۸ ارتباط) را در هر لحظه نگهداری کند. این مجموعه از ارتباطات ترافیک شبکه را حمل میکند که اساساً شامل درخواستها، پاسخ درخواستها و پیامهای کنترلی مختلفی که به کشف سایر نودها کمک میکند است.
برای اشتراک فایلهایی که از پروتکل Gnutella استفاده میکنند، کاربر به یک کامپیوتر شبکهای که به نرمافزار Gnutella مجهز شده است نیاز دارد (nodex) . نود x یک درخواست را برای کامپیوتر دیگری که متصل به شبکه Gnutella است میفرستد (nodey) . سپس نود y این درخواست را برای هر کس که به آن متصل است میفرستد. اگر چه محدوده این شبکه صورت بالقوه نامحدود است اما این نامحدودی با محدودیت زمان زندگی TTL محدود شده است. زمان زندگی به لایههای نودهایی که پیغام درخواست به آنها رسیده است اشاره دارد. پیامهای درخواست با فیلد زمان زندگی فرستاده میشوند. ( با اندازه ۴ تا ۶ ) که توسط نودها ابتدا کاهش مییابد و سپس برای نودهای مرتبط دیگر فرستاده میشود. اگر پس از کاهش، فیلد TTL به صفر رسید، پیغام به ارتباط دیگری فرستاده نمیشود. هر نودی که پیام را دریافت کرده است باید آن را پاسخ گوید (پاسخ شامل نام فایل، اندازه و … است) و تمام پاسخها به سرچشمه و منبع درخواست یعنی نود x به وسیله نود y بازگردانده میشود. نود x اکنون میتواند یک ارتباط مستقیم را به نودهای پاسخدهنده (نود z )ایجاد کند و فایل را دانلود نماید . فایل به صورت مستقیم منتقل میشود، بدون مداخله نودهای میانی (دانلود توسط پروتکلهایی مانند HTTP انجام میشود). این سیستم توسط برنامههای پروتکل Gnutella مانند Bearshare و Gnuxleus و Morpheus مورد استفاده قرار میگیرد.
۳) چارچوب غیر مرکزی کنترل شده: نسخه دوم نظیر به نظیر یعنی Groove., Grokster, kazaa , fast Track و مشتریان فعلی Gnutella از یک سرور مرکزی و چارچوبهای غیرمرکزی که به هم پیوند خوردهاند استفاده میکنند. در این مدل پیوندی، نودهای مشخصی در شبکه به عنوان سوپر نود یا فرا نظیر انتخاب شدهاندو نقش یک پاسبان ترافیکی را برای سایر نودها بازی میکنند.
سوپر نودها به صورت پویا پهنای باند و توپولوژی شبکه را تغییر میدهند. یک نود مشتری تعداد کمی از ارتباطات بازار نگهداری میکند. و هر یک از اارتباطات به یک سوپر نود است. این مسئله تاثیر بسزایی در اندازه شبکه با کاهش تعداد نودهای درگیر در امر مسیریابی و حمل پیام با کاهش حجم ترافیک بین آنها دارد. به دلیل وجود این سوپر نودها، که به عنوان هابهای جستجو هم عمل میکنند، سرعت پاسخگویی به درخواست در دو مدل کنترلی و مرکزی قابل مقایسه است . نمونهای از این شبکه در شکل ۳ نشان داده شده است.
در مدل غیر مرکزی کنترل شده، هر نود لیستی از فایلهای اشتراکی خود را برای سوپر نود مربوطهاش میفرستد (نود Y) درخواستهای جستجو به طور مستقیم به نود y اختصاص دارد که او بعداً این پیام را برای سوپر نودها میفرستد. هنگامی که یک فایل یافت شد، نود درخواست کننده (نودx) مستقیماً به نودی که فایل مربوطه را دارد متصل میشود (نود z) و آن را دانلود میکند.
کاربردهای شبکه نظیر به نظیر
تبادل مستقیم سرویس: شبکههای نظیر به نظیر میتوانند سرویسها را با تبادل مستقیم بین نودها به اشتراک بگذارند. سرویسها شامل ذخایر نهان (cache)، ذخایر دیسک، اطلاعات و فایلها هستند. این کاربرد مخصوصاً در Napster از استقبال عمومی زیادی برخوردار شده.
کاربردهای شبکهای کارهای شبکه که به نام کارهای مشترک نیز شناخته میشود، نوعی از کارهای نظیر به نظیری است که در آن از سیکلهای استفاده نشده پروسسور برای اهداف عمومی استفاده میشود. زمانیکه پروژه Seti@home در ۱۷ می ۱۹۹۹شروع به کار کرد، کاربردهای شبکه جز موضوعات روز شد. Seti@homeیک برنامه Screen saver است که سیکلهای استفاده نشده پروسسور صد هزاران از کامپیوترهای داوطلب را برای تحلیل نتایج جستجوها ورای هوش زمینی را تحت کنترل درآورده و از آن استفاده میکند. کارهای شبکه معمولاً در محیطهای عملی، بیوتکنولوژی و محیطهای مالی استفاده میشود که در آنها نیاز شدید به کارهای کامپیوتری وجود دارد. بنیان اطلاعاتی توزیع شده: بنیان اطلاعاتی توزیع شده یک مند نظیر به نظیر است که تمام اطلاعات را گرانبها کرده و آنها و سازمانشان را با هم به صورت یک سازمان مجری ذخیره میکند. یک سازمان مجازی ممکن است شامل چندین شرکت یا چندین شاخه باشد که به صورت یک واحدبرای رسیدن به یک هدف مشترک تلاش میکنند.
بسیاری از شرکتها در صنعت پزشکی و سلامتی، همراه با جستجوهای علمی و بخشهای توسعه یافته، این نوع از کارهای نظیر به نظیر را برای مدیریت، توسعه، و بازیابی دادهها و اطلاعات مهم استفاده میکنند. بنیان اطلاعاتی توزیع شده یک راه موثر برای محدودیتهای جغرافیایی و سازماندهی است.
ادامه مطلب + دانلود...