جستجو در تالارهای گفتگو

اشاره: امروز ترافيك اينترنت به سرعت افزايش مي‌يابد و ماهيت آن پيچيده‌تر و متغيرتر از قبل مي‌شود. به‌ويژه در برنامه‌هاي صوتي و تصويري شاهد نوعي انفجار اطلاعاتي هستيم. در سراسر دنيا ميليون‌ها نفر براي برقراري تماس‌هاي صوتي از Skype استفاده‌مي‌كنند و براي به اشتراك‌گذاري فايل‌هاي ويديويي به سراغ سايت‌هاي اشتراك فيلم مي‌روند. اينترنت دچار نقص شده‌است. اين را مي‌دانم، زيرا من آن را طراحي کرده‌ام. در سال 1967 من اولين نقشه اينترنت را كه در واقع پدر اينترنت امروزي‌است، طراحي كردم. اين طرح ARPANET (سرنام Advanced Research Projects Agency Network) نام داشت. سپس رهبري گروه طراحي و ساخت آن را بر عهده گرفتم. ايده اصلي كار، به‌اشتراك‌گذاري زيرساخت‌هاي موجود شبكه به‌واسطه ارسال بسته‌هاي اطلاعاتي كوچك بود. اگرچه ممكن بود زمان رسيدن اين بسته‌هاي اطلاعاتي متفاوت باشد، اما اغلب به مقصد مورد نظر مي‌رسيدند. كامپيوترهاي كوچكي كه ترافيك اطلاعات را مسيردهي مي‌كردند (و من آن‌ها را Interface Message Processor يا IMP مي‌ناميدم)، به صورت روترهاي امروزي تغيير شكل دادند و مدت زماني طولاني همراه با رشد شگفت‌انگيز شبكه، متحول شدند. تا اين‌كه اوضاع تغيير كرد... اينترنت دچار نقص شده است امروز ترافيك اينترنت به سرعت افزايش مي‌يابد و ماهيت آن پيچيده‌تر و متغيرتر از قبل مي‌شود. به‌ويژه در برنامه‌هاي صوتي و تصويري شاهد نوعي انفجار اطلاعاتي هستيم. در سراسر دنيا ميليون‌ها نفر براي برقراري تماس‌هاي صوتي از Skype استفاده‌مي‌كنند و براي به اشتراك‌گذاري فايل‌هاي ويديويي به سراغ سايت‌هاي اشتراك فيلم مي‌روند. سرويس‌هايي مانند Hulu و Netflix كه امكان مشاهده برنامه‌هاي تلويزيون و فيلم‌هاي سينمايي را براي كاربران فراهم مي‌كنند، هرروز محبوب‌تر مي‌شوند. شركت‌هاي بزرگ با استفاده از پروتكل اينترنت يا IP به برگزاري ويديوكنفرانس و برپاسازي سيستم‌هاي تلفن اقدام مي‌كنند. امروز كاربران محتواي موردنظر خود را علاوه بر كامپيوترهاي شخصي براي گوشي‌هاي آي‌فون و بلک‌بري و دريافت‌كننده‌هاي رسانه‌اي مانند Apple TV و همچنين دستگاه‌هاي بازي مانند Xbox محصول شركت مايكروسافت و PlayStation3 محصول شركت سوني ارسال مي‌كنند. ارتباطات و سرگرمي در حال انتقال به روي شبكه جهاني اينترنت است. اما اين انتقال مشكلات خاص خود را دارد. برخلاف ايميل و صفحات وب ايستا كه قادر به تحمل اختلالات شبكه هستند، كاهش كيفيت صدا و تصوير در طول فرآيند انتقال تنها در اثر تأخيري به ميزان چند ميليونيم ثانيه رخ مي‌دهد. علت اين مشكل در روترهاي سنتي نهفته است. اين روترها نمي‌توانند پخش بدون قطع كليپ‌هاي ويديويي را براي كاربران تضمين كنند. اين روترها با بسته‌هاي اطلاعاتي مربوط به فايل‌هاي ويديويي به‌گونه‌اي رفتار مي‌كنند كه موجب از دست رفتن اطلاعات مي‌شود؛ در حالي كه بايد اين بسته‌هاي نرم‌افزاري را بدون هيچ نقصي منتقل كنند. يك روتر عادي را درنظر بگيريد كه دو بسته اطلاعاتي را از يك ويديو دريافت مي‌كند. اين روتر با بررسي آدرس مقصد بسته اول يك جدول مسيردهي ايجاد مي‌كند. سپس بسته را در صف قرار مي‌دهد تا زمان ارسال آن فرا رسد. هنگام دريافت بسته دوم، روتر همان مراحل قبل را تكرار مي‌كند و قادر به تشخيص اين نكته نيست كه هر دو بسته متعلق به يك فايل ويديويي هستند. ممكن است اين وظايف اضافي كم‌اهميت جلوه كنند، اما تعداد آن‌ها مي‌تواند به سرعت زياد شده و موجب كاهش انعطاف‌پذيري شبكه و افزايش هزينه‌ها شود. در اينجا ممكن است از خود بپرسيد: «من بدون هيچ مشكلي از Skype يا سايت‌هاي به‌اشتراك‌گذاري ويديو استفاده مي‌كنم، پس مشكل در كجاي كار است؟» در حقيقت، شما به دليل تأمين بيش‌از حد منابع و قابليت‌ها در اينترنت مي‌توانيد از چنين خدماتي بدون بروز مشكل بهره‌ ببريد. اپراتورهاي شبكه تعداد بسيار زيادي از سيستم‌هاي ارتباطي نوري را نصب كرده و مورد استفاده قرار مي‌دهند و مي‌توانند اشكالات ترافيك را رفع كنند. اما اين تجهيزات به‌طور متوسط با ظرفيت كمتر از تمام توان خود عمل مي‌كنند. شرايط سرويس‌هايP2P (سرنامPeer-to-Peer) كه براي دريافت فيلم و ساير فايل‌هاي بزرگ به‌كار گرفته مي‌شوند، از اين هم بدتر است. اين خدمات هرروز ظرفيت بيشتري از پهناي باند را اشغال مي‌كنند. ممكن است كاربران اين سرويس‌ها در برخي از شبكه‌ها فقط پنج درصد از كل كاربران را تشكيل دهند، در حالي كه 75 درصد از پهناي باند را اشغال مي‌كنند. بنابراين، با وجود اين‌كه ممكن است كاربران وسعت مشكل را درك نكنند، شرايط بسياري از عرضه‌كنندگان خدمات اينترنتي و اپراتورهاي اينترنت رو به وخامت است. تأمين پهناي باند موردتقاضا مستلزم صرف هزينه‌هاي هنگفتي براي ايجاد زيرساخت‌هايي بود كه بخش بزرگي از آن‌ها بدون استفاده باقي ماند. به عبارت ديگر، ما افزايش پهناي باند را به‌عنوان راه‌حل براي مشكلي مورد استفاده قرار داديم كه نيازمند يك راه‌حل محاسباتي است. من و همكارانم در مؤسسه Anagran كه آن را در منطقه Sunnyvale از ايالت كاليفرنيا بنيان‌گذاري کرديم، با درنظر گرفتن اين مشكلات، تصميم گرفتيم، روترها را دوباره اختراع کنيم. براي اين كار از يك ايده توانمند بهره‌گرفيتم، براساس اين ايده اگر يك روتر بتواند اولين بسته اطلاعاتي را از يك مجموعه شناسايي كند،‌ مي‌تواند ساير بسته‌هاي اطلاعاتي مربوطه را نيز تفكيك‌كرده و مراحل انتظار و مسيريابي دوباره را حذف كند. اين رويكرد موجب تسريع جريان انتقال اطلاعات، كاهش بسته‌هاي اطلاعاتي مفقود شده و تأخير در ارسال اطلاعات مي‌شود. به‌علاوه، امكان استفاده از ابزارهاي كنترلي بهتر را فراهم‌كرده و موجب صرفه‌جويي در توان مصرفي، حجم كار و هزينه انتقال اطلاعات مي‌شود. شكل 1- ارباب روتر: لورنس جي رابرتس، بنيان‌گذار اينترنت روترهاي شبكه را به‌منظور برقراري جريان اطلاعات، بازمهندسي كرده است.لورنس جي رابرتس، در سال 1960 گروه محققان توسعه‌دهنده آرپانت را كه پدر اينترنت امروزي محسوب مي‌شود،رهبري مي‌كرد. او پيشنهاد مي‌كند، روترهاي قديمي را كه طراحي خود او بوده‌اند، كنار گذاشته و نسل جديدي از روترها را كه توانايي مديريت پيچيدگي‌هاي ترافيك صوتي و تصويري را در وب امروزي دارند، جايگزين آن‌ها كنيم. البته، رابرتس به صورت آنلاين فيلم نمي‌بيند و به موسيقي گوش نمي‌كند. او مي‌گويد: «من استفاده چنداني از اينترنت نمي‌كنم. من حتي تلويزيون نيز نمي‌بينم.» درك درست نحوه مديريت جريان اطلاعات كسب درك درستي از نحوه مديريت جريان داده‌ها در توصيف محدوديت‌هاي روش‌هاي مسيريابي كنوني مؤثر است. در سيستم‌ها، بسته‌هاي ورودي ابتدا براي مجموعه‌اي از تراشه‌هاي سفارشي كه وظيفه مسيريابي را بر عهده دارند، ارسال مي‌شوند. تراشه‌هاي مذكور آدرس مقصد هر بسته را خوانده و جدول مسيريابي را درخواست مي‌كنند. اين جدول موقعيت بعدي بسته را در شبكه مشخص مي‌كند. سپس مجموعه ديگري از تراشه‌ها، بسته را در صف ارسال قرار مي‌دهند. اين دو گروه تراشه (كه شامل مدارهاي مجتمع اختصاصي براي کاربردهاي خاص يا ASIC همراه با حافظه‌هاي گران‌قيمت و‌ پرسرعت مانند حافظه قابل‌آدرس‌دهي سه‌گانه يا TCAM و حافظه ايستا براي دسترسي اتفاقي يا SRAM هستند) حدود هشت درصد توان مصرفي و فضاي يك روتر را به خود اختصاص مي‌دهند. در زمان اوج ترافيك ممكن است تعداد بسته‌هاي ورودي يك روتر بيش از مقداري باشد كه روتر توانايي اداره آن را دارد. به اين ترتيب، تعداد بيشتري از بسته‌ها در انتظار ارسال باقي مي‌مانند و در حافظه Buffer ذخيره مي‌شوند. در صورت پرشدن حافظه مياني، روتر به ناچار تعدادي از بسته‌هاي اطلاعاتي را حذف مي‌كند. اين بسته‌ها مكانيزمي را فعال مي‌كنند كه از ارسال‌كننده بسته‌ها كاهش سرعت انتقال را درخواست مي‌كند. اين رفتاركنترل‌كننده، يك ويژگي حياتي از پروتكل اصلي اينترنت يعنيTCP (سرنام Transmission Control Protocol) است. وجود اين پروتكل به مدت ده‌ها سال موجب پايداري شبكه شده است. اعتراف مي‌كنم كه در طول اغلب سال‌هاي فعاليت خود به عنوان مهندس شبكه هرگز حدس نمي‌زدم كه در انتظار ماندن و حذف بسته‌هاي اطلاعات در روترها ممكن است مشكلاتي جدي پديد آورد. اما به‌تازگي من و همكارانم در Anagran پس از بررسي عملكرد روترها هنگام اوج ترافيك، دو مورد از مشكل‌هاي جدي آن‌ها را شناسايي كرديم. اول اين‌كه روترها بسته‌هاي اطلاعات را به صورت تصادفي حذف مي‌كنند و اين امر در مواردي موجب تأخير بيش‌از حد انتقال اطلاعات مي‌شود. دوم، بسته‌هايي كه به دليل اضافه‌بار لحظه‌اي، در انتظار ارسال مي‌مانند، به‌ميزان قابل‌توجه و به‌طور ناهمسان دچار تأخير مي‌شوند و در نتيجه بازده كاهش مي‌يابد (بازدهي TCP با تأخير ارسال اطلاعات نسبت معكوس دارد). اين دو مشكل از ترافيك تمام برنامه‌ها ممانعت كرده و موجب مي‌شود، مدت زمان ارسال بعضي از اطلاعات تا ده برابر سايرين افزايش يابد. اظهارات اپراتورهاي مختلف در سراسر جهان نشان از وخيم‌تر شدن مشکلات دارد. از سال 1970 تاكنون، ترافيك اطلاعات هر سال دوبرابر شده است. به لطف توسعه سيستم‌هاي نوري با ظرفيت بالا مانند سيستم انتقال چندبخشي امواج متراكم (DWDM)، هزينه پهناي باند هرسال به نصف قيمت‌كاهش‌مي‌يابد. بنابراين، اپراتورهاي شبكه همواره مبلغ ثابتي را بابت پهناي باند پرداخت مي‌كنند. از طرف ديگر روترها به عنوان بخشي از تجهيزات محاسباتي از قانون مور تبعيت مي‌كنند و هزينه مسيريابي يك مگابيت بر ثانيه با آهنگي كندتر و در هر هجده ماه كاهش مي‌يابد. بدون استفاده از طراحي درست براي روترها، ناهماهنگي در كاهش هزينه به اين معني است كه هزينه توسعه زيرساخت شبكه پس از هر سه سال به دو برابر افزايش مي‌يابد. منابعي براي مطالعه بيشتر - براي کسب اطلاعات بيشتر درباره مديريت جريان اطلاعات و سيستم Anagran FR-100 به آدرس [Hidden Content] مراجعه كنيد. همچنين مي‌توانيد مقالات Flow Rate Management و TCP Rate Control [With IFD [intelligent Flow Delivery را در ‌سايت لورنس جي رابرتس به آدرس [Hidden Content] ببينيد. - براي کسب اطلاعات بيشتر درباره مسيريابي اينترنت به آدرس بخش Routing Research Group از مؤسسه Internet Research Task Force به آدرس [Hidden Content] و همچنين ‌سايت بخش Routing Area از مؤسسه Internet Engineering Task Force به آدرس [Hidden Content] مراجعه كنيد.