شبکه کیفیت ارائه خدمات QOS اینترنت

شبکه کیفیت ارائه خدمات QOS اینترنت – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه کامپیوتر

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

www.irantarjomeh.com

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

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

چکیده

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 کارگزار یا نمایندگی حوزه در حیطه‌های مختلف شبکه اقدام می‌نماید. این کارگزار 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، که 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 یک محیط عامل اقدام می‌کنیم، که خود فراهم آورنده فرصتی مناسب جهت آزمایش و تجزیه و تحلیل چنین سیستمی‌می‌باشد.

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

شبکه کیفیت ارائه خدمات QOS اینترنت

۱- 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 اسکلن و پینک معماری خاصی را پیشنهاد نمودند که کلاینت‌ها 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 تفکیک قبلی آنها، به اشتراک گذاشت. بر این مبنا، برسون و همکاران یک معماری رزرواسیون مشابه با اسکلن و پینک 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. ویسکنیک 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.

…

در این مقاله، رزرواسیون منبع پیشنهادی به عنوان یک دیدگاه نیمه متمرکز ارائه شده است، جاییکه، کارگزار یا نمایندگی حوزه می‌تواند بصورت همیشگی آگاه به کلیه منابع در حیطه حوزه به تنهایی بوده و بر این مبنا کل شبکه را شامل نخواهد شد. چنین موردی جهت کاهش نقص های مرتبط با دیدگاه کاملاً متمرکز ارائه شده است. جهت بهره برداری بیشتر از دیدگاه پیشنهادی، این موضوع مد نظر قرار گرفته است که کارگزارهای حوزه تنها درخواست ها را از جلسات یا نشست هایی دریافت دارند که نیازمند QoS مشخصی می‌باشند، و در عین حال رویه بهترین- تلاش- ترافیکی نیز بتواند از اینترنت بدون هیچگونه رزرواسیونی استفاده ‌کند. به علاوه، حوزه ها از طریق تعداد معقولی از گره‌ها پیکر بندی می‌شوند تا آنکه تنزل عملکرد کارگزار حوزه پیش نیامده و کارگزارهای بک 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 ۲ تشریح کننده معماری کلی مورد نیاز جهت پشتیبانی از مسیریابی QoS در اینترنت و به هنگامی‌‌می‌باشد که از عاملهای نرم افزاری استفاده می‌شود. معماری نمایندگی یا کارگزار حوزه و چگونگی بکار گیری آن در OSPF به تفصیل در بخش ۳ مورد بررسی قرار خواهد گرفت. بعلاوه، بخش ۳ در زمینه کیفیت پیشنهادی عامل مسیریابی سرویس(QoSRA) نیز مباحثی را مطرح خواهد نمود. بخش ۴ روالهای پیاده سازی کارگزار حوزه بر سطوح فوقانی FIPA-OS را مورد بررسی قرار می‌دهد. در نهایت بخش ۵ به نتیجه گیری این مبحث می‌پردازد.

شبکه کیفیت ارائه خدمات QOS اینترنت

۲- معماری کلی

شکل ۱ نشان دهنده معماری همراه با مؤلفه های مورد نیاز برای رزرو و پذیرش منابع در سیستم های انتهایی و اجزای شبکه می‌باشد. این معماری جهت پیاده سازی سه فاز مختلف و در عین حال مرتبط طراحی گردیده است. اولین فاز فرآیند مذاکره 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 یکدیگر بررسی می‌کنند. پس از آن سیستمهای انتهایی مقادیر QoS و دوره های رزرواسیون را با کارگزارهای حوزه واقع در حوزه‌های شبکه مورد بحث قرار می‌دهند. فاز دوم فرآیند رزرواسیون می‌باشد، جاییکه منابع فیزیکی، در سیستمهای انتهایی، و عناصر شبکه برای یک مدت خاص رزرو می‌شوند. فاز آخر فرآیند پذیرش است. در این فاز، منابع رزرو شده در سیستم های انتهایی و اجزای شبکه مورد پذیرش قرار گرفته و بر این مبنا تعاملات کاربر و خرابیهای لینک بازتاب داده خواهد شد.

۱-۲ . فاز مذاکره

فاز مذاکره بعداً به دو مرحله تقسیم می‌شود. اولین مرحله بین گیرنده و فرستنده می‌باشد و مرحله دوم بین سیستم های انتهایی و شبکه خواهد بود. دلیل این تقسیم شدگی آن است که پس از آنکه گیرنده و فرستنده بر روی یک QoS خاص و زمان شروع به توافق می‌رسند، فرستنده نسبت به ارسال یک پیام مسیر (حمل شده به وسیله PA) به کارگزار حوزه در حوزه‌های مربوطه اقدام می‌کند، که چنین عملی خود باعث برقرارسازی مسیرها از فرستنده به گیرنده (گیرنده ها) خواهد شد. پس از آن گیرنده، QoS و زمان شروع کار با کارگزارهای حوزه را تأیید می‌نماید.

۱-۱-۲ . مذاکره گیرنده – فرستنده

فاز مذاکره به مجرد آنکه کاربری تقاضای خود را مطرح می‌سازد آغاز خواهد شد. درخواست کاربر (User Request) باعث شروع بکار یک عامل معرفی (PA) خواهد شد، که اطلاعات کاربر را دریافت می‌دارد و سپس از طرف کاربر جهت اتمام فرآیند مذاکره اقدام خواهد نمود. قبل از آنکه PA بسمت سایت یا سایت های فرستنده ارسال شود، با کنترل پذیرش از سوی دریافت کننده مشاوره نموده تا آن که اطمینان حاصل شود که سیستم مربوطه قابلیت اعمال نیازهای کاربر را خواهد داشت. پس از تکمیل این امر، PA به سمت فرستنده یا فرستنده ها سیر خود را آغاز نموده و اطلاعاتی را حمل خواهد نمود که بین نیازهای کاربر و منابع سیستم موجود مشترک می‌باشند. به هنگامی‌که PA به نزد فرستنده رسید، نسبت به اعمال مذاکره در زمینه سناریوی درخواستی و پارامترهای QoS با فرستنده اقدام خواهند نمود. نتیجه این مذاکره به شرح ذیل می‌باشد:

۲-۱-۲ سیستم انتهایی- مذاکره شبکه

پس از اتمام مذاکره بین گیرنده و فرستنده (بخش ۱-۱-۲ ) PA نسبت به ارسال پیام مسیر به کارگزار 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 یک مسیر QoS  (بر حسب Tspec و Timespec) برای دریافت کننده یا دریافت کنندگان 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 که هر یک از کارگزارهای حوزه نتوانند پارامترهای QoS که بوسیله پیام مسیر حمل شده است را پشتیبانی نمایند، PA نسبت به مذاکره در زمینه پارامترهای جایگزین  QoS بر مبنای اطلاعاتی که حمل می‌کند اقدام خواهد نمود. این فرآیند ادامه یافته تا آنکه PA به گیرنده برسد. در این نقطه، RSVP گیرنده «پیام- رزرو» (Reserve Message) را تولید نموده که سبب حمل پارامترهای QoS عرضه شده بوسیله PA و ارسال آن بسمت DA در ناحیه مربوطه می‌شود. DA نیز پیام- رزرو  را به عنوان یک مضمون تصدیقی مد نظر قرار داده و آپدیت های لازم در زمینه وضعیت رزرواسیون را اعمال می‌کند. این پیام سپس بسمت DA  بعدی و بسوی فرستنده ارسال می‌شود. در هر مرحله، یک پیام تصدیق به DA قبلی یاگیرنده قبلی ارسال خواهد شد. این فرآیند تکرار شده تا آن که پیام رزرو به فرستنده برسد. شکل ۳ نشان دهنده فلوچارت این پیام ها است.

۲-۲٫ فاز رزرواسیون منبع

این فاز در ارتباط با ایجاد و حفظ رزرواسیون‌های منابع حقیقی در مسیریاب‌ها و سیستم‌های انتهایی می‌باشد. هر کارگزار حوزه و سیستم نهایی وضعیت رزرواسیون خود در زمینه نشست ها، که آماده شروع فعالیت می‌باشند، را کنترل می‌نماید. در صورتی که رزرواسیونی موجود باشد، DA نسبت به ارسال پیامها به RSVP بر روی مسیریاب ها در حوزه خود که مرتبط با نشست جاری می‌باشد اقدام خواهد نمود. پیامها پارامترهای مشخصی را برای جداکننده‌ها یا کلاسیفایرهای پاکت و عوامل زمان بندی پاکت تنظیم نموده، بگونه‌ای که 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 (شکل ۴) 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 که در این شکل نشان داده شده است، هیچ گونه تماس مستقیمی‌‌بین سیستم های انتهایی و مسیریاب ها وجود ندارد.

۳-۲٫ فاز پذیرش

فاز پذیرش مسئول تعدیل منابع رزرو شده بر مبنای تعاملات کاربر یا خرابیهای لینک می‌باشد. کاربر مربوطه می‌تواند در روال ارائه سیستم کاربردی چندرسانه ای با استفاده از کلیدهایی همانند کلیدهای موجود بر روی دستگاه ضبط ویدئویی (VCR) مشارکت نماید و یا آنکه به سناریوهای دیگر موجود لینک دهد. این کاربر هم چنین می‌تواند تغییراتی را در منابع رزرو شده، البته در صورتی که 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 کاربر به وسیله PA دریافت شده و پس از آن محاسبه های لازم جهت یافتن تغییر و مشاوره با کنترل پذیرش انجام می‌گیرد. در صورتی که این تغییر پذیرفته شد، PA نسبت به ارسال درخواست تعامل کاربر به دریافت کننده RRA اقدام می‌نماید، که پس از آن این مضمون به فرستنده RRA جهت اعطای مجوز برقراری تعامل ارسال خواهد شد. این اولین مرحله، به منظور کنترل آنکه آیا فرستنده می‌تواند نسبت به برقراری تعامل با تقاضای کاربر اقدام نماید یا خیر انجام می‌پذیرد. RRA فرستنده به RRA گیرنده از طریق پذیرش یا رد پیام پاسخ خواهد داد. در صورتی که این پیام پذیرفته شود، RRA گیرنده کارگزارهای حوزه را در زمینه تغییر آگاه نموده، به گونه ای که منابع رزرو شده را بتوان مورد پذیرش قرار داد. در صورتی که یک یا چند حوزه شبکه تقاضای تعامل را رد نمایند، می‌توان از سرویس- بهترین-تلاش   (best-effort service) استفاده نمود.

شبکه کیفیت ارائه خدمات QOS اینترنت

۳- کارگزار حوزه

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

پروتکل مسیریابی باز کردن کوتاه ترین مسیر در ابتدا (OSPF) به عنوان یک پروتکل گیت وی درونی مطرح می‌باشد، که نسبت به توزیع اطلاعات مسیریابی بین مسیریابهای متعلق به یک ناحیه خاص اقدام می‌نماید. هر مسیریاب از یک بانک اطلاعاتی یکسان بهره‌مند می‌باشد که تشریح کننده توپولوژی ناحیه خود است. این بانک اطلاعات تحت عنوان بانک اطلاعات وضعیت – لینک (link-state) خوانده می‌شود. OSPF اجازه جمع آوری شبکه های مجاور و میزبان ها در یک سیستم مستقل (AS) و تجمع آنها با یکدیگر را خواهد داد. چنین گروهی، همراه با مسیریاب ها دارای فصول مشترکی با هر یک از شبکه های گروهی می‌باشند که بعنوان یک ناحیه خوانده می‌شوند. هر ناحیه OSPF بوسیله یک مشخصه (ID) ناحیه ۳۲ بیتی مشخص گردیده و یک کپی مجزای الگوریتم مسیریابی وضعیت- لینک اصلی را اجرا می‌نماید. مسیریابی در AS در دو سطح، وابسته بدانکه آیا منبع و مقصد یک پاکت در یک ناحیه وجود داشته باشند (مسیریابی درون- ناحیه‌ای) (intra-area routing) و یا آنکه در نواحی متفاوتی وجود دارند ( مسیریابی بین- ناحیه‌ای) (inter-area routing)، انجام می‌پذیرد.

۱-۳٫ 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 کارگزارهای حوزه‌ای در داخل یک سیستم مستقل (AS) وجود دارند، کارگزار درون- حوزه‌ای و کارگزار بین- حوزه‌ای. شکل ۵ نشان دهنده موقعیت کارگزارهای حوزه‌ای می‌باشد، هر دو نوع از کارگزارها پروتکل مسیریابی OSPF را اجرا می‌کنند. کارگزار درون- حوزه‌ای کلیه رزرواسیونهای منبع و مسیریابی QoS را در داخل حوزه اعمال می‌نماید، که می‌تواند یک ناحیه OSPF باشد. عامل بین – حوزه‌ای مسیر QoS بین حوزه‌ها و منابع رزرو در امتداد مسیر انتخابی را می‌یابد. به هنگامی‌‌که از نواحی چند-OSPF استفاده می‌شود، کارگزار درون حوزه ای بهترین مسیریاب به سمت مقصد را شناسایی می‌کند.

۲-۳٫ معماری کارگزار حوزه

معماری رزرواسیون منبع از مزیت حوزه ها (نواحی) OSPF استفاده نموده و نسبت به معرفی یک کارگزار حوزه (DA) در هر حوزه اقدام می‌نماید، جاییکه قابلیت مدیریت کلیه رزرواسیون ها در داخل حوزه مهیا می‌باشد. DA درخواستهای مرتبط با رزرواسیون منبع را از سیستم های انتهایی و کارگزارها 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 شبکه 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 عملکرد آنها نیز تاثیر خواهد گذاشت. این مشکل حتی به هنگامی‌که نسبت به اعطای مجوز پیش – رزرواسیون ها اقدام می‌شود و کاربران متعددی ترغیب می‌گرددند تا از این تسهیلات استفاده نمایند، بیشتر نمود یافته و وضعیت را بحرانی تر خواهد نمود. با این معماری، کارگزار مربوطه از کلیه رزرواسیون های منبع مراقبت نموده و وضعیت آنها را حفظ می‌کند.

۳-۳٫ ارزیابی عملکرد الگوریتم های مسیریابی QoS

این بخش نسبت به ارزیابی عملکرد الگوریتم کوتاهترین ـ باریکترین مسیر اقدام نموده و آن را با الگوریتم کوتاهترین ـ پهن ترین مسیر و الگوریتم کوتاهترین مسیر کاهش یافته مقایسه می‌کند (یک مسیر کاهش یافته – کوتاهترین مسیر، پس حذف لینکهایی که دارای پهنای باند کافی نمی‌باشند، جهت پشتیبانی از یک نشست جدید انتخاب خواهد شد). الگوریتم کوتاهترین مسیر Dijkstra به عنوان یک معیار مناسب برگزیده شده و بعلاوه از این الگوریتم جهت تست قابلیت اتصال نیز استفاده می‌شود.

۱-۳-۳٫ توپولوژی شبکه

توپولوژیها یا همبندیهای شبکه استفاده شده در حقیقت نمودارهای تولید شده تصادفی می‌باشند. هر گره از طریق انتخاب مختصات (x,y) آن از بازه (۱۰۰، ۰) مشخص می‌شود. پهنای باند باقیمانده هر لینک بصورت تصادفی از بازه (۱۰۰، ۰) انتخاب خواهد شد. جهت کنترل میزان اتصال پذیری توپولوژی تولیدی، به هر گره یک شعاع خاص تخصیص خواهد یافت. این گره تنها در صورتی به گره دیگر متصل خواهد شد که فاصله اقلیدسی بین دو گره کمتر از شعاع کوچکتر این دو گره باشد. جهت تعیین شعاع این گره ها، برای هر گره یک عدد تصادفی x_i در بازه (۰،۱) تخصیص داده می‌شود. شعاع برای گره i به میزان R*x_i خواهد بود. جاییکه R بگونه ای انتخاب شده است که میانگین درجه اتصال پذیری گره ( تعداد گره های مجاور) D باشد. برنامه شبیه سازی بطور کامل 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 که این نوع از گراف برای شبیه سازی حوزه های شبکه بسیار مناسب می‌باشد و از میانگین درجات اتصال پذیری خاصی نیز برخوردار می‌باشد.

۲-۳-۳٫ نتایج شبیه سازی

ما آزمایشات خود را با اندازه های شبکه ۲۰، ۴۰ ،۶۰ ، ۸۰ و ۱۰۰ انجام دادیم. برای هر اندازه شبکه، ۱۰۰ گراف تصادفی ایجاد شد. سپس برای هر گراف، یک گراف متصل با درجات ۸-۵ تولید گردید. سپس الگوریتم کوتاه ترین مسیر جهت تست اتصال اعمال گردید. سناریوی مسیریابی بشرح ذیل می‌باشد: هر گره یک پهنای باند تصادفی (پهنای باند درخواستی) در بازه (۱۰،۳۰) را انتخاب نموده و سپس هر گره، مسیر QoS به کلیه گره‌های دیگر، با استفاده الگوریتم مسیر یابی منبع بر حسب تقاضا، را محاسبه می‌نماید. این وظیفه می‌بایست برآورد های عملکرد ذیل را مورد تست قرار دهد:

۱-۲-۳-۳٫ نرخ موفقیت

شکل ۸ نشان دهنده نرخ های موفقیت الگوریتم های مسیریابی QoS و الگوریتم کوتاهترین مسیر تست شده می‌باشد. کوتاهترین مسیر دارای کمترین میزان موفقیت می‌باشد. علت این امر آن است که کوتاهترین مسیر نمی‌تواند پهنای باند مورد نیاز را اجابت نماید. هنگامی‌که شبکه با افزایش روبرو می‌شود نرخ موفقیت کوتاهترین مسیر کاهش خواهد یافت. دلیل این موضوع آن است که برای شبکه های بزرگ هزینه میانگین مسیرها افزایش یافته و بعلاوه این احتمال افزایش خواهد یافت که لینک گذرگاه نیز کوچکتر از پهنای باند درخواست شده باشد. بنابراین، کوتاهترین مسیر برای اجابت درخواستهای مسیریابی QoS مناسب نخواهد بود. نرخ موفقیت برای دیگر الگوریتمها یکسان بوده و بسیار بهتر از نرخ کوتاهترین مسیر می‌باشد. علاوه بر این، نرخ موفقیت به میزان اتصال پذیری نیز حساسیت خواهد داشت.

۲-۲-۳-۳٫ نمره – جهش

شکل ۹ نتایج میانگین نمره‌های – جهش را عرضه می‌دارد. همانگونه که انتظار می‌رود، کوتاهترین مسیر کمترین ارزش را خواهد داشت. دومین مورد از بزرگترین الگوریتم، الگوریتم  کاهش یافته – کوتاهترین مسیر می‌باشد. کوتاهترین ـ پهن ترین مسیر نتایج تقریباً‌ بهتری را در مقایسه با کوتاهترین ـ باریک ترین مسیر خواهد داشت و تفاوت میانگین به میزان یک نمره – جهش خواهد بود.

 ۳-۲-۳-۳٫ مباحث

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

شبکه کیفیت ارائه خدمات QOS اینترنت

۴- پیاده سازی کارگزار حوزه بر روی FIPA-OS

FIPA مخفف عبارت «عامل‌های فیزیکی هوشمند»  می‌باشد. چنین مضمونی در حقیقت یک مشخصه مدیریت عامل است که فراهم آورنده چارچوبی است که در داخل آن عوامل FIPA حضور داشته و عمل می‌نمایند. این سیستم یک مدل رفرنس یا مرجع منطقی را عرضه می‌دارد که 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 یک پروژه منبع باز مدیریت شده ارتقا یافته است. FIPA-OS در سیستم جاوای صد در صد خالص پیاده شده است و بصورت آشکار در مرجع (۳۱) موجود می‌باشد. شکل ۱۰ نشان دهنده معماری کامل یک روتر یا مسیریاب بعنوان میزبان کارگزار حوزه است. عامل ها در DA از طریق انتقال پیام پلتفرم داخلی با یکدیگر مکاتبه می‌نمایند. برای نرم افزار طرف ثالث، که در برخی از مواقع از عاملها پشتیبانی نمی‌کند، برقراری ارتباطات یا مکاتبه با استفاده از کمک پوشش دهنده های عامل (agent wrapper) انجام می‌شود. بطور مثال، پوشش دهنده عامل OSPF اطلاعات خود را از پروتکل OSPF بدست آورده و آن را به یک عامل مسیریابی QoS ارسال می‌دارد.

۱-۴٫ مضامین تجربی

جهت تست عملکرد نمایندگی یا کارگزار 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 نزدیک به مقادیر استفاده شده در کاربردهای حقیقی بوده‌اند، نظیر مدت یک نشست، پهنای باند رزرو شده و غیره. توپولوژی شبکه که در شکل ۱۱ 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 شبکه TCP/IP اقدام نمودند.

۱-۱-۴ انتخاب های پارامتر

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

۲-۱-۴٫ نتایج آزمایشات

ما نسبت به اجرای آزمایشات خود در یک زمان – حقیقی اقدام نموده و بر این مبنا رویه‌های عملکرد 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 کار گیری هر لینک در حوزه شبکه. احتمال رد شدگی به عنوان یک برآورد کلیدی برای عملکرد این الگوریتم مطرح می‌باشد. هدف از این مضمون به حداقل رسانی این احتمال برای درخواست های پیش- رزرواسیون و حاصل آوردن یک 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 که مجموع پهنای باند رزرو شده فراتر از ظرفیت لینک باشد، دارای حق تقدم خواهند بود. مدت سنجش عملکرد برای پیگیری مدت جریان های پذیرفته شده مورد استفاده قرار گرفت، که انتظار می‌رود با افزایش احتمال رد شدگی، با کاهش روبرو شود. سنجش عملکرد استفاده از لینک خود بر کاربرد هر لینک بر مبنای الگوریتم مسیریابی QoS نظارت خواهد داشت.

۱-۲-۱-۴٫ احتمال رد شدگی

احتمال از پیش رد شدگی تقریباً صفر می‌باشد. احتمال رد شدگی فوری (شکل۱۲) با افزایش زمان پیش‌بینی افزایش خواهد یافت. احتمال رد شدگی در زمانهای پیش بینی ۳۰ و ۶۰ تقریباً همانند یکدیگر بوده و به میزان اندکی کمتر از زمان پیش بینی ۱۵ می‌باشند. ما استفاده از زمان پیش بینی ۱۵، با توجه بدانکه سربار محاسبه اندک می‌باشد، را ترجیح می‌دهیم. در حقیقت، الگوریتم کنترل پذیرش نسبت به مدت نشستهای رزرور شده بسیار حساس می‌باشد. یک نشست ممکن است بواسطه کمبود منابع موجود پس از چند ثانیه رد شود. چنین پدیده ای باعث بوجود آمدن شکافهایی بین نشستهای رزرو شده خواهد شد.

شبکه کیفیت ارائه خدمات QOS اینترنت

۲-۲-۱-۴٫ احتمال پیش دستی یا حق تقدم

احتمال پیش‌دستی برای درخواستهای فوری در شکل ۱۳ نشان داده شده است. همانگونه که از این شکل مشخص می‌باشد، احتمال پیش دستی به صورت معکوسی در تناسب با احتمال رد شدگی است و به هنگامی که زمان پیش بینی افزایش می‌یابد، با کاهش روبرو خواهد شد. در حقیقت احتمال وجود رابطه‌ای بین رد شدگی و احتمال پیش دستی مد نظر است. برخی از کاربران ترجیح می‌دهند که در طی اجرا در یک نشست با وقفه روبرو نشوند و بنابراین ممکن است نسبت به پذیرش یک احتمال رد شدگی بالا (تکرار درخواستهای اتصال، بکارگیری عاملها) اقدام کنند. کاربران دیگر ممکن است داشتن یک احتمال رد شدگی اندک را ترجیح دهند (زمان آغاز به مجرد امکان) و ممکن است بر این مبنا تنزل های خدمات و وقفه های محیط کار را پذیرا باشند. بر این اساس، رد شدگی و پیش دستی یا حق تقدم را می‌توان بر مبنای ترجیح کاربر تنطیم نمود.

۳-۲-۱-۴٫ مدت نشست های فوری پذیرفته شده

بواسطه افزایش احتمال رد شدگی جریانهای فوری، ما نسبت به پیاده سازی یک روال سنجش عملکرد جهت نظارت بر مدت جریانهای پذیرفته شده اقدام نمودیم. چنین موردی ایده قابل توجهی را در اختیار ما قرار می‌دهد که این نکته را در نظر بگیریم که کدام یک از نشست ها به احتمال بیشتری پذیرفته خواهند شد. در شکل ۱۴، ما مدت نشست های فوری پذیرفته شده را نشان داده ایم. به هنگامی‌که زمان پیش بینی افزایش می‌یابد، نشست هایی که از مدت های کوچکتری بهره‌مند هستند از فرصت بهتری جهت پذیرفته شدن در مقایسه با نشستهایی که 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 که می‌توان آن را از شکاف های بین نشستهای رزرو شده مورد ملاحظه قرار داد.

۴-۲-۱-۴٫ بهره گیری از لینک

جدول ۱ نشان دهنده بهره گیری هر لینک در شبکه برای هر زمان پیش‌بینی می‌باشد. کلیه پاکتها در گره ۰ وارد شده و از گره ۵ خارج می‌شوند (شکل۱۱). بنابراین، بر حسب توپولوژی شبکه و الگوریتم مسیر یابی QoS، لینکهای ۰، ۳، ۷ از بهره‌مندی بیشتری برخوردار می‌باشند. بهنگامی‌ که منابع کافی در لینک ۳ وجود نداشته باشد، الگوریتم مربوطه مسیر خود را به ۰، ۴، ۵ و۷ تغییر می‌دهد که به عنوان بهترین مسیر بعدی شناخته می‌شوند. به هنگامی که لینک های ۰ و۷ منابع خود را به اتمام رساندند، الگوریتم مسیریابی مسیر ۱-۵-۸-۹ را انتخاب می‌نماید، که تشریح کننده بهره گیری بالا از لینک ۵ می‌باشد. همانگونه که می‌توانیم از این جدول و توپولوژی شبکه استفاده شده مشاهده کنیم، این لینکها بر حسب عملیات الگوریتم مسیریابی QoS مورد استفاده قرار گرفته اند.