طراحی و پیاده ‌سازی سیستم گارگزار حوزه شبكه و مبحث كیفیت ارائه خدمات QOS بصورت مقیاس پذیر در اینترنت

طراحی و پیاده ‌سازی سیستم گارگزار حوزه شبكه و مبحث كیفیت ارائه خدمات QOS بصورت مقیاس پذیر در اینترنت – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه کامپیوتر

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه 20 الی 100% رایگان مقالات ترجمه شده

1- قابلیت مطالعه رایگان 20 الی 100 درصدی مقالات 2- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر 3 فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی -- تذکر: برای استفاده گسترده تر کاربران گرامی از مقالات آماده ترجمه شده، قیمت خرید این مقالات بسیار کمتر از قیمت سفارش ترجمه می باشد.  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر -- مقالات آماده سفارش داده شده عرفا در زمان اندک یا حداکثر ظرف مدت چند ساعت به ایمیل شما ارسال خواهند شد. در صورت نیاز فوری از طریق اس ام اس اطلاع دهید.

www.irantarjomeh.com

طراحی و پیاده ‌سازی سیستم گارگزار حوزه شبكه و مبحث كیفیت ارائه خدمات QOS بصورت مقیاس پذیر در اینترنت

طراحی و پیاده‌سازی سیستم گارگزار حوزه شبكه و مبحث كیفیت ارائه خدمات (QoS) بصورت مقیاس‌پذیر در اینترنت

چكیده

کیفیت ارائه خدمات (QoS) در اینترنت به عنوان یکی از فعال‌ترین زمینه‌های تحقیقاتی در خلال سالیان اخیر مطرح می‌باشد. با معرفی برنامه‌های کاربردی چند رسانه‌ای پیچیده، محققین بر روی یافتن راه حل‌هایی تلاش نموده‌اند تا بدین وسیله اینترنت را به محیطی مناسب تبدیل نمایند. راه حل آشکار در این زمینه فراهم آوردن منابع رزرو برای برنامه‌هایی کاربردی بر مبنای نیازهای QoS آنها می‌باشد. محققین همچنین رویه ارتقای پروتکل‌های مسیریابی موجود جهت کار را با QoS را پیشنهاد نموده‌اند. در این مقاله، ما از یک معماری QoS انتها به انتها بر مبنای رزرواسیون‌های منابع استفاده می‌نماییم. این معماری نسبت به معرفی كارگزار یا نمایندگی حوزه در حیطه‌های مختلف شبکه اقدام می‌نماید. این كارگزار حوزه مسئول مدیریت منابع در حوزه‌ خود و رزور منابع بر مبنای تقاضاهای دریافت شده از کاربران نهایی می‌باشد. چنین سیستمی‌در بردارنده رزرواسیون‌های فوری و پیش- رزرواسیون منابع می‌باشد و نسبت به تطبیق منابع رزرو شده بر مبنای تعاملات کاربر اقدام می‌نماید. این سیستم دارای یک عامل مسیریاب QoS جهت تشکیل یک مسیر QoS می‌باشد. این عامل مسیریابی QoS از یک الگوریتم اصلاح شده‌ Dijkstra جهت یافتن کوتاه‌ترین – باریک‌ترین مسیر، كه QoS مورد تقاضا را در خود جای داده است، اقدام می‌نماید. بر این مبنا، در این مطالعه نسبت به بررسی روال پیاده‌سازی این معماری در یك محیط عامل اقدام می‌كنیم، که خود فراهم آورنده فرصتی مناسب جهت آزمایش و تجزیه و تحلیل چنین سیستمی‌می‌باشد.

کلمات کلیدی: عامل، کیفیت، سرویس، حوزه، مسیریابی

1- مقدمه

ظهور شبکه‌های دارای سرعت بالا با ایستگاههای کاری چند رسانه‌ای قدرتمند و تکنولوژی ذخیره‌سازی جدید فراهم آورنده فرصت‌های با ارزشی در زمینه‌ طراحی سیستم‌های کاربردی چند رسانه‌ای نوین، نظیر سیستم‌های ویدئویی برحسب تقاضا، کنفرانس ویدئویی، آموزش از راه دور، تلفن اینترنتی، تجارت الکترونیک و غیره می‌باشد. این برنامه‌های کاربردی بیش از یک موضوع رسانه‌ای را مورد پردازش قرار می‌دهند، نظیر سیستم‌های صوتی، ویدئویی، تصویری، متنی و غیره. چنین مضمونی باعث خواهد شد تا برنامه‌های کاربردی از حساسیت بالایی در برابر تغییرات کیفیت ارائه خدمات (QoS) برخوردار باشند. معماری کنونی اینترنت، با وجود آنکه از انعطاف‌پذیری مناسبی برخوردار می‌باشد، هیچ‌گونه تضمین QoS را فراهم نکرده و ترافیک‌های آن همگی به صورت یکسانی مد نظر قرار می‌گیرند. مقاله جاری در باب QoS شامل پیشنهاد‌های بسیاری در زمینه‌ اعمال ضروریات یا نیازهای سیستم‌های کاربردی بصورت فوری یا زمان حقیقی می‌باشد. بدین مضمون، توافق کلی بر آن است که بهترین روش جهت تضمین QoS فراهم آوردن برخی از انواع رزرواسیون‌ منبع در اجزای شبکه (همانند مسیریاب‌ها و سیستم‌های انتهایی) می‌باشد.

بر این مبنا افرادی بنام اسكلن و پینك معماری خاصی را پیشنهاد نمودند که كلاینت‌ها یا مشتریان را قادر می‌سازد تا از قابلیت پیش- رزرواسیون از طریق عوامل درگیر در این عرصه استفاده نمایند. آنها نشان دادند که منابع شبکه را می‌توان بین پیش- رزرواسیون و رزرواسیون فوری، بدون تفكیك قبلی آنها، به اشتراک گذاشت. بر این مبنا، برسون و همکاران یک معماری رزرواسیون مشابه با اسكلن و پینك را ابداع نمودند، تفاوت آن در این مضمون خلاصه می‌شود که برسون و همکاران یک پروتکل مسیریابی چند پخشی بین حوزه‌ای را مد نظر قرار دادند، که فراهم آورنده‌ اطلاعات مورد نیاز جهت ایجاد درخت‌های توزیع می‌باشد. ویسكنیك و گرینبرگ نیز یک الگوریتم کنترل پذیرش را برای پیش- رزرواسیون پیشنهاد نمودند. این الگوریتم بر مبنای تئوری پهنای باند مؤثر می‌باشد. در زمان آغاز جریان رزرو، اخیرترین جریان پیشرو، در صورتی که یک اورفلو یا سرریز در پهنای باند وجود داشته باشد، بصورت انحصاری یا با حق تقدم عمل خواهد نمود. هافید و همکاران یک دیدگاه مذاکره‌ QoS با رزرواسیون آتی را پیشنهاد نمودند. بر این مبنا کلاینت و سرور در یک فرآیند مذاکره درگیر خواهند شد. به جای ارسال یک پاسخ عدم پذیرش به کاربران، به هنگامی‌که منابع کافی موجود نباشد، آنها در همان زمان یا در زمان آتی انتخابی از QoS تنزل‌ یافته‌ موجود را ارسال خواهند داشت. آنها همچنین از طریق ترغیب کاربران جهت استفاده از منابع به اشتراک گذاشته شده راه حلی را در زمینه‌ هزینه و مقیاس ‌پذیری پیشنهاد می‌‌نمایند.

جهت ارتقای آتی ضروریات QoS برنامه‌های کاربردی چند رسانه‌ای، دیدگاه‌های جدید مرتبط با مسیریابی QoS توسعه‌ یافته است و برای کاربرد در اینترنت تحت پالایش قرار گرفته است. این دیدگاه‌ها متکی به یافتن بهترین مسیر از منبع به مقصد می‌باشند به گونه‌ای که نیازهای QoS برنامه‌های کاربردی پاسخ داده شوند. ونگ و همکاران پیچیدگی یافتن مسیرها که در معرض محدودیت‌های چندگانه می‌باشند همراه با انتخاب روش‌های سنجش مسیریابی QoS را تحت مطالعه قرار دادند. آنها الگوریتم‌های محاسباتی سه مسیره را برای مسیریابی منبع و مسیریابی جهش – به – جهش ارائه دادند. شیخ و همکاران مکانیسم‌های مؤثری را برای پیش‌ محاسبه‌ یک یا چند مسیر به هر مقصد معرفی نمودند، که بر مبنای اطلاعات دریافت شده‌ اخیر از وضعیت لینک می‌باشد. پس از آن، به هنگامی‌که درخواستی دریافت می‌شود، مسیری که به بهترین وجهی نیازهای QoS را اجابت می‌کند انتخاب خواهد شد. گرین و همکاران موارد تعمیم یافته به پروتکل OSPF در زمینه‌ی پشتیبانی از مسیرهای QoS را مورد بررسی قرار دادند. آنها بر روی الگوریتمی‌که جهت محاسبه‌ مسیرهای QoS مورد استفاده قرار می‌گیرد تأکید نموده و علاوه بر این بر اصلاحات مورد نیاز در OSPF جهت پشتیبانی از QoS نیز تمرکز نمودند. زانگ و همکاران یکسری از سیستم‌های ارتقا‌ء یافته‌ و روال‌های اضافه شده به OSPF و MOSPF که می‌توان از آنها در تعامل با پروتکل‌های استقرار منابع جهت فراهم آوردن مسیریابی QoS بهره گرفت را مورد بررسی و کنکاش قرار دادند. اعلان‌هایی که معرف منابع موجود و منابع استفاده شده می‌باشند برای حوزه‌ مسیریابی OSPF فراهم شده‌ است. مسیرها بر مبنای اطلاعات توپولوژی، اطلاعات منبع لینک و ضروریات منبع جریان داده‌ای خاص مورد محاسبه قرار می‌گیرند. کرالی و همکاران چهارچوبی را برای مسیریابی مبتنی بر QoS در اینترنت پیشنهاد نمودند. این چهارچوب بر مبنای گسترش مدل مسیریابی کنونی اینترنت در مبحث مسیریابی درون-حوزه‌ای و بین-حوزه‌ای می‌باشد.

اخیراً در یک تلاش جهت ارتقای معماری کنونی اینترنت، جهت انباشته‌سازی برنامه‌های کاربردی چند رسانه‌ای، تعدادی از پروتکل‌ها که قابلیت مدیریت انتقال اطلاعات چند رسانه‌ای بین کلاینت‌ها و سرورها با توجه به تضمین QoS را دارا می‌باشند توسعه یافتند. سرویس مجتمع، سرویس تفاضلی و چهارچوب‌های MPLS در ترکیب با رزرواسیون منبع و پروتکل‌های سیگنالینگ نظیر RSVP-TE و CR-LDP جهت مجهز نمودن اینترنت به ادواتی که فراهم آورنده‌ مسیریابی QoS و مکانیزم‌های مدیریت منبع می‌باشد بكار گرفته شدند.

…

در این مقاله، رزرواسیون منبع پیشنهادی به عنوان یك دیدگاه نیمه متمركز ارائه شده است، جاییكه، كارگزار یا نمایندگی حوزه می‌تواند بصورت همیشگی آگاه به كلیه منابع در حیطه حوزه به تنهایی بوده و بر این مبنا كل شبكه را شامل نخواهد شد. چنین موردی جهت كاهش نقص های مرتبط با دیدگاه كاملاً متمركز ارائه شده است. جهت بهره برداری بیشتر از دیدگاه پیشنهادی، این موضوع مد نظر قرار گرفته است كه كارگزارهای حوزه تنها درخواست ها را از جلسات یا نشست هایی دریافت دارند كه نیازمند QoS مشخصی می‌باشند، و در عین حال رویه بهترین- تلاش- ترافیكی نیز بتواند از اینترنت بدون هیچگونه رزرواسیونی استفاده ‌كند. به علاوه، حوزه ها از طریق تعداد معقولی از گره‌ها پیكر بندی می‌شوند تا آنكه تنزل عملكرد كارگزار حوزه پیش نیامده و كارگزارهای بك آپ حوزه نیز، جهت تضمین مهیا بودن سیستمهای مورد نیاز، بر حسب حوزه، تخصیص داده می‌شوند.

ادامه این مقاله بشرح ذیل سازماندهی شده است : بخش 2 تشریح كننده معماری كلی مورد نیاز جهت پشتیبانی از مسیریابی QoS در اینترنت و به هنگامی‌‌می‌باشد كه از عاملهای نرم افزاری استفاده می‌شود. معماری نمایندگی یا كارگزار حوزه و چگونگی بكار گیری آن در OSPF به تفصیل در بخش 3 مورد بررسی قرار خواهد گرفت. بعلاوه، بخش 3 در زمینه كیفیت پیشنهادی عامل مسیریابی سرویس(QoSRA) نیز مباحثی را مطرح خواهد نمود. بخش 4 روالهای پیاده سازی كارگزار حوزه بر سطوح فوقانی FIPA-OS را مورد بررسی قرار می‌دهد. در نهایت بخش 5 به نتیجه گیری این مبحث می‌پردازد.

2- معماری كلی

شكل 1 نشان دهنده معماری همراه با مؤلفه های مورد نیاز برای رزرو و پذیرش منابع در سیستم های انتهایی و اجزای شبكه می‌باشد. این معماری جهت پیاده سازی سه فاز مختلف و در عین حال مرتبط طراحی گردیده است. اولین فاز فرآیند مذاكره می‌باشد. در این فاز، سیستم های انتهایی ( گیرنده ها و فرستنده ها ) پارامترهای QoS مورد نیاز را به بحث گذاشته و دوره‌های رزرواسیون را با یكدیگر بررسی می‌كنند. پس از آن سیستمهای انتهایی مقادیر QoS و دوره های رزرواسیون را با كارگزارهای حوزه واقع در حوزه‌های شبكه مورد بحث قرار می‌دهند. فاز دوم فرآیند رزرواسیون می‌باشد، جاییكه منابع فیزیكی، در سیستمهای انتهایی، و عناصر شبكه برای یك مدت خاص رزرو می‌شوند. فاز آخر فرآیند پذیرش است. در این فاز، منابع رزرو شده در سیستم های انتهایی و اجزای شبكه مورد پذیرش قرار گرفته و بر این مبنا تعاملات كاربر و خرابیهای لینك بازتاب داده خواهد شد.

1-2 . فاز مذاكره

فاز مذاكره بعداً به دو مرحله تقسیم می‌شود. اولین مرحله بین گیرنده و فرستنده می‌باشد و مرحله دوم بین سیستم های انتهایی و شبكه خواهد بود. دلیل این تقسیم شدگی آن است كه پس از آنكه گیرنده و فرستنده بر روی یك QoS خاص و زمان شروع به توافق می‌رسند، فرستنده نسبت به ارسال یك پیام مسیر (حمل شده به وسیله PA) به كارگزار حوزه در حوزه‌های مربوطه اقدام می‌كند، كه چنین عملی خود باعث برقرارسازی مسیرها از فرستنده به گیرنده (گیرنده ها) خواهد شد. پس از آن گیرنده، QoS و زمان شروع كار با كارگزارهای حوزه را تأیید می‌نماید.

1-1-2 . مذاكره گیرنده – فرستنده

فاز مذاكره به مجرد آنكه كاربری تقاضای خود را مطرح می‌سازد آغاز خواهد شد. درخواست كاربر (User Request) باعث شروع بكار یك عامل معرفی (PA) خواهد شد، كه اطلاعات كاربر را دریافت می‌دارد و سپس از طرف كاربر جهت اتمام فرآیند مذاكره اقدام خواهد نمود. قبل از آنكه PA بسمت سایت یا سایت های فرستنده ارسال شود، با كنترل پذیرش از سوی دریافت كننده مشاوره نموده تا آن كه اطمینان حاصل شود كه سیستم مربوطه قابلیت اعمال نیازهای كاربر را خواهد داشت. پس از تكمیل این امر، PA به سمت فرستنده یا فرستنده ها سیر خود را آغاز نموده و اطلاعاتی را حمل خواهد نمود كه بین نیازهای كاربر و منابع سیستم موجود مشترك می‌باشند. به هنگامی‌كه PA به نزد فرستنده رسید، نسبت به اعمال مذاكره در زمینه سناریوی درخواستی و پارامترهای QoS با فرستنده اقدام خواهند نمود. نتیجه این مذاكره به شرح ذیل می‌باشد:

2-1-2 سیستم انتهایی- مذاكره شبكه

پس از اتمام مذاكره بین گیرنده و فرستنده (بخش 1-1-2 ) PA نسبت به ارسال پیام مسیر به كارگزار حوزه (DA) در حوزه فرستنده اقدام می‌نماید. پیام مسیر حاوی Tspec مرتبط با نشست، ویژگی زمانی (Timespec) و آدرس های نشست می‌باشد. DA نسبت به برقراری یك مسیر QoS  (بر حسب Tspec و Timespec) برای دریافت كننده یا دریافت كنندگان اقدام می‌نماید و این منابع را به صورت موقت حفظ می‌نماید. پس از آن نسبت به ارسال PA به DA بعدی، در راه خود به گیرنده، اقدام خواهد نمود. در صورتی كه هر یك از كارگزارهای حوزه نتوانند پارامترهای QoS كه بوسیله پیام مسیر حمل شده است را پشتیبانی نمایند، PA نسبت به مذاكره در زمینه پارامترهای جایگزین  QoS بر مبنای اطلاعاتی كه حمل می‌كند اقدام خواهد نمود. این فرآیند ادامه یافته تا آنكه PA به گیرنده برسد. در این نقطه، RSVP گیرنده «پیام- رزرو» (Reserve Message) را تولید نموده كه سبب حمل پارامترهای QoS عرضه شده بوسیله PA و ارسال آن بسمت DA در ناحیه مربوطه می‌شود. DA نیز پیام- رزرو  را به عنوان یك مضمون تصدیقی مد نظر قرار داده و آپدیت های لازم در زمینه وضعیت رزرواسیون را اعمال می‌كند. این پیام سپس بسمت DA  بعدی و بسوی فرستنده ارسال می‌شود. در هر مرحله، یك پیام تصدیق به DA قبلی یاگیرنده قبلی ارسال خواهد شد. این فرآیند تكرار شده تا آن كه پیام رزرو به فرستنده برسد. شكل 3 نشان دهنده فلوچارت این پیام ها است.

2-2. فاز رزرواسیون منبع

این فاز در ارتباط با ایجاد و حفظ رزرواسیون‌های منابع حقیقی در مسیریاب‌ها و سیستم‌های انتهایی می‌باشد. هر كارگزار حوزه و سیستم نهایی وضعیت رزرواسیون خود در زمینه نشست ها، كه آماده شروع فعالیت می‌باشند، را كنترل می‌نماید. در صورتی كه رزرواسیونی موجود باشد، DA نسبت به ارسال پیامها به RSVP بر روی مسیریاب ها در حوزه خود كه مرتبط با نشست جاری می‌باشد اقدام خواهد نمود. پیامها پارامترهای مشخصی را برای جداكننده‌ها یا كلاسیفایرهای پاكت و عوامل زمان بندی پاكت تنظیم نموده، بگونه‌ای كه QoS مطلوب حاصل گردد. DA حوزه هم چنین مسئول حفظ منابع موجود از طریق ارسال پیامهای رفرش یا تجدید و نوسازی مجدد (refresh) در بازه‌های زمانی خاص می‌باشد (شكل 4) RRA وضعیت های رزرواسیون را حفظ نموده و جهت فراهم آوردن نشست های پیش بینی شده با QoS مورد تقاضا، پارامترها را در گره خود تنظیم می‌نماید. علاوه بر این نسبت به ارسال پیامهای رفرش به DA نیز اقدام خواهد نمود. همانگونه كه در این شكل نشان داده شده است، هیچ گونه تماس مستقیمی‌‌بین سیستم های انتهایی و مسیریاب ها وجود ندارد.

3-2. فاز پذیرش

فاز پذیرش مسئول تعدیل منابع رزرو شده بر مبنای تعاملات كاربر یا خرابیهای لینك می‌باشد. كاربر مربوطه می‌تواند در روال ارائه سیستم كاربردی چندرسانه ای با استفاده از كلیدهایی همانند كلیدهای موجود بر روی دستگاه ضبط ویدئویی (VCR) مشاركت نماید و یا آنكه به سناریوهای دیگر موجود لینك دهد. این كاربر هم چنین می‌تواند تغییراتی را در منابع رزرو شده، البته در صورتی كه هنوز آغاز نشده باشند، به وجود آورد. این تعاملات به طور قطع باعث به وجود آمدن تغییر در منابع رزرو، چه در پارامترهای QoS و چه در مدت استمرار، می‌شوند. هر گونه تعامل كاربر به وسیله PA دریافت شده و پس از آن محاسبه های لازم جهت یافتن تغییر و مشاوره با كنترل پذیرش انجام می‌گیرد. در صورتی كه این تغییر پذیرفته شد، PA نسبت به ارسال درخواست تعامل كاربر به دریافت كننده RRA اقدام می‌نماید، كه پس از آن این مضمون به فرستنده RRA جهت اعطای مجوز برقراری تعامل ارسال خواهد شد. این اولین مرحله، به منظور كنترل آنكه آیا فرستنده می‌تواند نسبت به برقراری تعامل با تقاضای كاربر اقدام نماید یا خیر انجام می‌پذیرد. RRA فرستنده به RRA گیرنده از طریق پذیرش یا رد پیام پاسخ خواهد داد. در صورتی كه این پیام پذیرفته شود، RRA گیرنده كارگزارهای حوزه را در زمینه تغییر آگاه نموده، به گونه ای كه منابع رزرو شده را بتوان مورد پذیرش قرار داد. در صورتی كه یك یا چند حوزه شبكه تقاضای تعامل را رد نمایند، می‌توان از سرویس- بهترین-تلاش   (best-effort service) استفاده نمود.

3- كارگزار حوزه

بهترین روش جهت مدیریت منابع شبكه و ارتقای QoS در محیط در حال رشد سریع اینترنت تقسیم حوزه‌های شبكه‌ای بزرگ به حوزه‌های كوچكتری است كه از قابلیت مدیریتی بالاتری نیز بهره مند باشند. در بخشهای قبلی، ما معماری رزرواسیون منبع انتها به انتها را معرفی نمودیم، كه فراهم آورنده گارانتی QoS برای برنامه‌های كاربردی چندرسانه‌ای می‌باشد. این معماری وابسته به كارگزارهای حوزه جهت مدیریت و آپدیت منابع حوزه می‌باشد. در این نشست یا جلسه، چارچوب مشخصی را برای عامل حوزه ارائه نموده و چگونگی كار آن در شبكه های پیكربندی شده OSPF را تشریح می‌نماییم.

پروتكل مسیریابی باز كردن كوتاه ترین مسیر در ابتدا (OSPF) به عنوان یك پروتكل گیت وی درونی مطرح می‌باشد، كه نسبت به توزیع اطلاعات مسیریابی بین مسیریابهای متعلق به یك ناحیه خاص اقدام می‌نماید. هر مسیریاب از یك بانك اطلاعاتی یكسان بهره‌مند می‌باشد كه تشریح كننده توپولوژی ناحیه خود است. این بانك اطلاعات تحت عنوان بانك اطلاعات وضعیت – لینك (link-state) خوانده می‌شود. OSPF اجازه جمع آوری شبكه های مجاور و میزبان ها در یك سیستم مستقل (AS) و تجمع آنها با یكدیگر را خواهد داد. چنین گروهی، همراه با مسیریاب ها دارای فصول مشتركی با هر یك از شبكه های گروهی می‌باشند كه بعنوان یك ناحیه خوانده می‌شوند. هر ناحیه OSPF بوسیله یك مشخصه (ID) ناحیه 32 بیتی مشخص گردیده و یك كپی مجزای الگوریتم مسیریابی وضعیت- لینك اصلی را اجرا می‌نماید. مسیریابی در AS در دو سطح، وابسته بدانكه آیا منبع و مقصد یك پاكت در یك ناحیه وجود داشته باشند (مسیریابی درون- ناحیه‌ای) (intra-area routing) و یا آنكه در نواحی متفاوتی وجود دارند ( مسیریابی بین- ناحیه‌ای) (inter-area routing)، انجام می‌پذیرد. OSPF دارای دو ویژگی مفید می‌باشد. در ابتدا بانك اطلاعات وضعیت- لینك تشریح كاملی از شبكه را عرضه داشته كه معرف مسیریاب ها و بخش های شبكه و هم چنین چگونگی اتصال آنها می‌باشد. دوم، از آنجاییكه كلیه مسیریابها دارای بانك اطلاعات یكسانی می‌باشند، هر مسیریاب قابلیت محاسبه جدول مسیریابی هر یك از مسیریاب های دیگر در ناحیه خود را خواهد داشت. این دو ویژگی در طراحی كارگزار حوزه مدنظر قرار گرفته است. از بانك اطلاعات وضعیت- لینك، كارگزار حوزه كلیه لینك ها و مسیریابهای واقع در آن حوزه را به خوبی شناخته و می‌تواند آنها را به صورت محلی مدیریت نماید. طراحی یك عامل مسیریابی QoS بر مبنای ویژگی دوم می‌باشد، یعنی: قابلیت یافتن مسیر از هر منبع به هر مقصد در حوزه خاص.

1-3. رزرواسیون منبع درون- حوزه‌ای

این مبحث هر دو مقوله رزرواسیون منبع درون حوزه ای و بین حوزه ای برای ارتباطات درخواست شده با QoS مطلوب را مدنظر قرار می‌دهد. بر این مبنا دو نوع از كارگزارهای حوزه‌ای در داخل یك سیستم مستقل (AS) وجود دارند، كارگزار درون- حوزه‌ای و كارگزار بین- حوزه‌ای. شكل 5 نشان دهنده موقعیت كارگزارهای حوزه‌ای می‌باشد، هر دو نوع از كارگزارها پروتكل مسیریابی OSPF را اجرا می‌كنند. كارگزار درون- حوزه‌ای كلیه رزرواسیونهای منبع و مسیریابی QoS را در داخل حوزه اعمال می‌نماید، كه می‌تواند یك ناحیه OSPF باشد. عامل بین – حوزه‌ای مسیر QoS بین حوزه‌ها و منابع رزرو در امتداد مسیر انتخابی را می‌یابد. به هنگامی‌‌كه از نواحی چند-OSPF استفاده می‌شود، كارگزار درون حوزه ای بهترین مسیریاب به سمت مقصد را شناسایی می‌كند. پس از آن درخواست مربوطه را به سمت كارگزار بین حوزه ای ارسال داشته تا آنكه بهترین مسیر در ناحیه پشتیبان را بیابد. كارگزار بین – حوزه ای می‌تواند یك روتر یا مسیریاب پشتیبان یا مسیریاب ناحیه مرزی (ABR) باشد. OSPF ABRs دارای دانش و اطلاعات مرتبط با توپولوژی ناحیه پشتیبان و هم چنین نواحی دیگر متصل شده به آن می‌باشند. به هنگامی‌كه مسیرهای درخواستی، ASهای متعدد یا چندگانه را تحت پوشش قرار دادند، كارگزار حوزه بهترین مسیریاب مرزی AS (ASBR) را یافته و سپس تقاضا را بسمت كارگزار بین- حوزه ای بین ASها ارسال می‌دارد كه باعث یافتن بهترین مسیر بین ASها شده و بنابر این منابع درخواستی رزرو می‌شوند. یك ASBR نباید سبب نشت یا تراوش اطلاعات توپولوژیكی یا هم بندی در زمینه AS مطبوع خود شود. با این وجود، چنین موردی پروتكل گیت‌وی مرزی (Border Gateway Protocol)  (BGP) را اجرا نموده تا آنكه اطلاعات مسیریابی مورد نیاز برای برقراری ارتباط بین AS ها را انتشار دهد.

2-3. معماری كارگزار حوزه

معماری رزرواسیون منبع از مزیت حوزه ها (نواحی) OSPF استفاده نموده و نسبت به معرفی یك كارگزار حوزه (DA) در هر حوزه اقدام می‌نماید، جاییكه قابلیت مدیریت كلیه رزرواسیون ها در داخل حوزه مهیا می‌باشد. DA درخواستهای مرتبط با رزرواسیون منبع را از سیستم های انتهایی و كارگزارها در حوزه های دیگر دریافت می‌دارد. این معماری به دلایل متعددی اتخاذ شده است. اولین دلیل فراهم آوردن مقیاس پذیری بهتر رزرواسیون منبع فوری و پیش- رزرواسیون می‌باشد. در معماری های رزرواسیون منبع قبلی، هر جزء شبكه مسئول رزرو نمودن و حفظ منابع بوده است. با توجه به حجم بالای رزرواسیون های منبع، چنین وظیفه ای باعث ایجاد سربار برای مسیریابها خواهد شد و این مبنا بر روی عملكرد آنها نیز تاثیر خواهد گذاشت. این مشكل حتی به هنگامی‌كه نسبت به اعطای مجوز پیش – رزرواسیون ها اقدام می‌شود و كاربران متعددی ترغیب می‌گرددند تا از این تسهیلات استفاده نمایند، بیشتر نمود یافته و وضعیت را بحرانی تر خواهد نمود. با این معماری، كارگزار مربوطه از كلیه رزرواسیون های منبع مراقبت نموده و وضعیت آنها را حفظ می‌كند.

3-3. ارزیابی عملكرد الگوریتم های مسیریابی QoS

این بخش نسبت به ارزیابی عملكرد الگوریتم كوتاهترین ـ باریكترین مسیر اقدام نموده و آن را با الگوریتم كوتاهترین ـ پهن ترین مسیر و الگوریتم كوتاهترین مسیر كاهش یافته مقایسه می‌كند (یك مسیر كاهش یافته – كوتاهترین مسیر، پس حذف لینكهایی كه دارای پهنای باند كافی نمی‌باشند، جهت پشتیبانی از یك نشست جدید انتخاب خواهد شد). الگوریتم كوتاهترین مسیر Dijkstra به عنوان یك معیار مناسب برگزیده شده و بعلاوه از این الگوریتم جهت تست قابلیت اتصال نیز استفاده می‌شود.

1-3-3. توپولوژی شبكه

توپولوژیها یا همبندیهای شبكه استفاده شده در حقیقت نمودارهای تولید شده تصادفی می‌باشند. هر گره از طریق انتخاب مختصات (x,y) آن از بازه (100، 0) مشخص می‌شود. پهنای باند باقیمانده هر لینك بصورت تصادفی از بازه (100، 0) انتخاب خواهد شد. جهت كنترل میزان اتصال پذیری توپولوژی تولیدی، به هر گره یك شعاع خاص تخصیص خواهد یافت. این گره تنها در صورتی به گره دیگر متصل خواهد شد كه فاصله اقلیدسی بین دو گره كمتر از شعاع كوچكتر این دو گره باشد. جهت تعیین شعاع این گره ها، برای هر گره یك عدد تصادفی x_i در بازه (0،1) تخصیص داده می‌شود. شعاع برای گره i به میزان R*x_i خواهد بود. جاییكه R بگونه ای انتخاب شده است كه میانگین درجه اتصال پذیری گره ( تعداد گره های مجاور) D باشد. برنامه شبیه سازی بطور كامل با استفاده از زبان جاوا نوشته شد. ما چندین روال تجربی با این نوع از گراف تصادفی را انجام دادیم و در نهایت بدین نتیجه رسیدیم كه این نوع از گراف برای شبیه سازی حوزه های شبكه بسیار مناسب می‌باشد و از میانگین درجات اتصال پذیری خاصی نیز برخوردار می‌باشد.

2-3-3. نتایج شبیه سازی

ما آزمایشات خود را با اندازه های شبكه 20، 40 ،60 ، 80 و 100 انجام دادیم. برای هر اندازه شبكه، 100 گراف تصادفی ایجاد شد. سپس برای هر گراف، یك گراف متصل با درجات 8-5 تولید گردید. سپس الگوریتم كوتاه ترین مسیر جهت تست اتصال اعمال گردید. سناریوی مسیریابی بشرح ذیل می‌باشد: هر گره یك پهنای باند تصادفی (پهنای باند درخواستی) در بازه (10،30) را انتخاب نموده و سپس هر گره، مسیر QoS به كلیه گره‌های دیگر، با استفاده الگوریتم مسیر یابی منبع بر حسب تقاضا، را محاسبه می‌نماید. این وظیفه می‌بایست برآورد های عملكرد ذیل را مورد تست قرار دهد:

1-2-3-3. نرخ موفقیت

شكل 8 نشان دهنده نرخ های موفقیت الگوریتم های مسیریابی QoS و الگوریتم كوتاهترین مسیر تست شده می‌باشد. كوتاهترین مسیر دارای كمترین میزان موفقیت می‌باشد. علت این امر آن است كه كوتاهترین مسیر نمی‌تواند پهنای باند مورد نیاز را اجابت نماید. هنگامی‌كه شبكه با افزایش روبرو می‌شود نرخ موفقیت كوتاهترین مسیر كاهش خواهد یافت. دلیل این موضوع آن است كه برای شبكه های بزرگ هزینه میانگین مسیرها افزایش یافته و بعلاوه این احتمال افزایش خواهد یافت كه لینك گذرگاه نیز كوچكتر از پهنای باند درخواست شده باشد. بنابراین، كوتاهترین مسیر برای اجابت درخواستهای مسیریابی QoS مناسب نخواهد بود. نرخ موفقیت برای دیگر الگوریتمها یكسان بوده و بسیار بهتر از نرخ كوتاهترین مسیر می‌باشد. علاوه بر این، نرخ موفقیت به میزان اتصال پذیری نیز حساسیت خواهد داشت.

2-2-3-3. نمره – جهش

شكل 9 نتایج میانگین نمره‌های – جهش را عرضه می‌دارد. همانگونه كه انتظار می‌رود، كوتاهترین مسیر كمترین ارزش را خواهد داشت. دومین مورد از بزرگترین الگوریتم، الگوریتم  كاهش یافته – كوتاهترین مسیر می‌باشد. كوتاهترین ـ پهن ترین مسیر نتایج تقریباً‌ بهتری را در مقایسه با كوتاهترین ـ باریك ترین مسیر خواهد داشت و تفاوت میانگین به میزان یك نمره – جهش خواهد بود.

 3-2-3-3. مباحث

نتایج این آزمایشات دو مسئله مهم را نشان می‌دهند كه می‌بایست آنها را به هنگامی كه نسبت به تصمیم گیری در باره اندازه حوزه شبكه اقدام می‌شود، كه مسیر یابی QoS و تدارك QoS را بطور كلی بخدمت می‌گیرد، مد نظر قرار داد. اولین مسئله اندازه دامنه می‌باشد. نتایج مربوطه معرف آن است كه دامنه های بزرگ تر تولید كننده نمره‌های ـ جهش بزرگتری نیز خواهند بود. این موضوع در برخی از موارد (نظیر شبكه هایی كه دارای منابع نادری می‌باشند) قابل پذیرش نخواهد نبود، چرا كه منابع بیشتری را مصرف خواهد نمود. دامنه هایی كه دارای اندازه متوسطی می‌باشند براحتی بیشتری قابلیت مدیریت می‌باشند و سبب كاهش سربار انتخاب مسیر QoS می‌شوند. مسئله دوم اندازه درجه خواهد بود. این مورد داری دو تأثیر می‌باشد، یكی از این تأثیرات در زمینه نرخ موفقیت و تأثیر دیگر در خصوص نمره – جهش  می‌باشد. نرخ موفقیت به هنگامی كه ما نسبت به افزایش میزان اتصال پذیری اقدام می‌كنیم افزایش خواهد یافت، كه خود توجیه كننده مفید بودن مسیر یابی QoS می‌باشد. نرخ موفقیت همچنین به نظر برای نرخهای بالاتر دارای ثبات بیشتری بوده، كه خود معرف یك ایده مناسب رفتار منابع در این حوزه می‌باشد. برای اندازه‌های شبكه بزرگ، نمره – جهش، به هنگامی كه میزان اتصال پذیری افزایش می‌یابد، با كاهش روبرو خواهد شد.

4- پیاده سازی كارگزار حوزه بر روی FIPA-OS

FIPA مخفف عبارت «عامل‌های فیزیكی هوشمند»  می‌باشد. چنین مضمونی در حقیقت یك مشخصه مدیریت عامل است كه فراهم آورنده چارچوبی است كه در داخل آن عوامل FIPA حضور داشته و عمل می‌نمایند. این سیستم یك مدل رفرنس یا مرجع منطقی را عرضه می‌دارد كه هدف از آن انجام رویه‌هایی نظیر ایجاد، رجیستر، تعیین موقعیت، ارتباطات، مهاجرت و بازنشستگی عاملها می‌باشد. FIPA-OS اغلب مشخصصه‌های FIPA را پشتیبانی نموده و بصورت متوالی به عنوان یك پروژه منبع باز مدیریت شده ارتقا یافته است. FIPA-OS در سیستم جاوای صد در صد خالص پیاده شده است و بصورت آشكار در مرجع (31) موجود می‌باشد. شكل 10 نشان دهنده معماری كامل یك روتر یا مسیریاب بعنوان میزبان كارگزار حوزه است. عامل ها در DA از طریق انتقال پیام پلتفرم داخلی با یكدیگر مكاتبه می‌نمایند. برای نرم افزار طرف ثالث، كه در برخی از مواقع از عاملها پشتیبانی نمی‌كند، برقراری ارتباطات یا مكاتبه با استفاده از كمك پوشش دهنده های عامل (agent wrapper) انجام می‌شود. بطور مثال، پوشش دهنده عامل OSPF اطلاعات خود را از پروتكل OSPF بدست آورده و آن را به یك عامل مسیریابی QoS ارسال می‌دارد.

1-4. مضامین تجربی

جهت تست عملكرد نمایندگی یا كارگزار حوزه بر روی FIPA-OS، ما نسبت به انجام چندین مورد از آزمایشات مربوطه اقدام نمودیم. این آزمایشات در زمان حقیقی یا بصورت فوری انجام شدند. پارامترها بر مبنای تقریبی نزدیك به مقادیر استفاده شده در كاربردهای حقیقی بوده‌اند، نظیر مدت یك نشست، پهنای باند رزرو شده و غیره. توپولوژی شبكه كه در شكل 11 نشان داده شده است، در طی این آزمایش به صورت ثابت در نظر گرفته شده است. عاملهای رزرواسیون منبع نسبت به ارسال درخواست رزواسیون به DA از طریق شبكه TCP/IP اقدام نمودند.

1-1-4 انتخاب های پارامتر

دو عامل در این آزمایشات مورد استفاده قرار گرفته‌اند. عامل اولی نسبت به ارسال درخواستهای پیش- رزرواسیون اقدام نموده،‌ درحالیكه عامل دوم درخواستهای رزرواسیون فوری را ارسال می‌دارد. این درخواست ها به كارگزار حوزه ارسال شده و سپس بر مبنای خط مشی های خاص مورد پردازش قرار می‌گیرند. پارامترهای ذیل برای عاملها و كارگزار حوزه انتخاب شده اند.

2-1-4. نتایج آزمایشات

ما نسبت به اجرای آزمایشات خود در یك زمان – حقیقی اقدام نموده و بر این مبنا رویه‌های عملكرد را بصورت ذیل تحت نظارت و بررسی قرار دادیم: احتمال رد شدگی از قبل، احتمال رد شدگی فوری، احتمال حق تقدم یا انحصار، مدت نشست های فوری پذیرفته شده و به كار گیری هر لینك در حوزه شبكه. احتمال رد شدگی به عنوان یك برآورد كلیدی برای عملكرد این الگوریتم مطرح می‌باشد. هدف از این مضمون به حداقل رسانی این احتمال برای درخواست های پیش- رزرواسیون و حاصل آوردن یك احتمال رد شدگی منطقی برای درخواستهای رزرواسیون فوری می‌باشد. درخواستهای پیش رزرواسیون دارای اولویت بالاتری در مقایسه با درخواستهای فوری می‌باشند. بنابراین، در زمان آغاز هر پیش نشست، برخی از نشستهای فوری در صورتی كه مجموع پهنای باند رزرو شده فراتر از ظرفیت لینك باشد، دارای حق تقدم خواهند بود. مدت سنجش عملكرد برای پیگیری مدت جریان های پذیرفته شده مورد استفاده قرار گرفت، كه انتظار می‌رود با افزایش احتمال رد شدگی، با كاهش روبرو شود. سنجش عملكرد استفاده از لینك خود بر كاربرد هر لینك بر مبنای الگوریتم مسیریابی QoS نظارت خواهد داشت.

1-2-1-4. احتمال رد شدگی

احتمال از پیش رد شدگی تقریباً صفر می‌باشد. احتمال رد شدگی فوری (شكل12) با افزایش زمان پیش‌بینی افزایش خواهد یافت. احتمال رد شدگی در زمانهای پیش بینی 30 و 60 تقریباً همانند یكدیگر بوده و به میزان اندكی كمتر از زمان پیش بینی 15 می‌باشند. ما استفاده از زمان پیش بینی 15، با توجه بدانكه سربار محاسبه اندك می‌باشد، را ترجیح می‌دهیم. در حقیقت، الگوریتم كنترل پذیرش نسبت به مدت نشستهای رزرور شده بسیار حساس می‌باشد. یك نشست ممكن است بواسطه كمبود منابع موجود پس از چند ثانیه رد شود. چنین پدیده ای باعث بوجود آمدن شكافهایی بین نشستهای رزرو شده خواهد شد.

2-2-1-4. احتمال پیش دستی یا حق تقدم

احتمال پیش‌دستی برای درخواستهای فوری در شكل 13 نشان داده شده است. همانگونه كه از این شكل مشخص می‌باشد، احتمال پیش دستی به صورت معكوسی در تناسب با احتمال رد شدگی است و به هنگامی كه زمان پیش بینی افزایش می‌یابد، با كاهش روبرو خواهد شد. در حقیقت احتمال وجود رابطه‌ای بین رد شدگی و احتمال پیش دستی مد نظر است. برخی از كاربران ترجیح می‌دهند كه در طی اجرا در یك نشست با وقفه روبرو نشوند و بنابراین ممكن است نسبت به پذیرش یك احتمال رد شدگی بالا (تكرار درخواستهای اتصال، بكارگیری عاملها) اقدام كنند. كاربران دیگر ممكن است داشتن یك احتمال رد شدگی اندك را ترجیح دهند (زمان آغاز به مجرد امكان) و ممكن است بر این مبنا تنزل های خدمات و وقفه های محیط كار را پذیرا باشند. بر این اساس، رد شدگی و پیش دستی یا حق تقدم را می‌توان بر مبنای ترجیح كاربر تنطیم نمود.

3-2-1-4. مدت نشست های فوری پذیرفته شده

بواسطه افزایش احتمال رد شدگی جریانهای فوری، ما نسبت به پیاده سازی یك روال سنجش عملكرد جهت نظارت بر مدت جریانهای پذیرفته شده اقدام نمودیم. چنین موردی ایده قابل توجهی را در اختیار ما قرار می‌دهد كه این نكته را در نظر بگیریم كه كدام یك از نشست ها به احتمال بیشتری پذیرفته خواهند شد. در شكل 14، ما مدت نشست های فوری پذیرفته شده را نشان داده ایم. به هنگامی‌كه زمان پیش بینی افزایش می‌یابد، نشست هایی كه از مدت های كوچكتری بهره‌مند هستند از فرصت بهتری جهت پذیرفته شدن در مقایسه با نشستهایی كه دارای مدت های طولانی تری می‌باشند برخوردار خواهند بود. در زمانهای پیش بینی بالاتر، احتمال رد شدگی برای تقاضاهای رزرواسیون فوری افزایش خواهد یافت، موردی كه می‌توان آن را از شكاف های بین نشستهای رزرو شده مورد ملاحظه قرار داد.

4-2-1-4. بهره گیری از لینك

جدول 1 نشان دهنده بهره گیری هر لینك در شبكه برای هر زمان پیش‌بینی می‌باشد. كلیه پاكتها در گره 0 وارد شده و از گره 5 خارج می‌شوند (شكل11). بنابراین، بر حسب توپولوژی شبكه و الگوریتم مسیر یابی QoS، لینكهای 0، 3، 7 از بهره‌مندی بیشتری برخوردار می‌باشند. بهنگامی‌ كه منابع كافی در لینك 3 وجود نداشته باشد، الگوریتم مربوطه مسیر خود را به 0، 4، 5 و7 تغییر می‌دهد كه به عنوان بهترین مسیر بعدی شناخته می‌شوند. به هنگامی كه لینك های 0 و7 منابع خود را به اتمام رساندند، الگوریتم مسیریابی مسیر 1-5-8-9 را انتخاب می‌نماید، كه تشریح كننده بهره گیری بالا از لینك 5 می‌باشد. همانگونه كه می‌توانیم از این جدول و توپولوژی شبكه استفاده شده مشاهده كنیم، این لینكها بر حسب عملیات الگوریتم مسیریابی QoS مورد استفاده قرار گرفته اند.

طراحی و پیاده ‌سازی سیستم گارگزار حوزه شبكه و مبحث كیفیت ارائه خدمات QOS بصورت مقیاس پذیر در اینترنت