تحقیق دانشجویی

 

فهرست مطالب :

فصل اول

مقدمه

طرح کلي بحث

بخش اول کيفيت سرويس از ديدگاه برنامه هاي کاربردي تحت اينترنت

آشنائي با معماري اينترنت

آشنائي با سرويس هاي کاربردي در اينترنت

معرفي 4 پارامتر اصلي کيفيت سرويس

آشنايی با معمارهای جديد جهت پشتيبانی QoS در اينترنت

4-1 آشنايی با معمارهای جديد جهت پشتيبانی QoS در اينترنت

طبقه بندي کاربران از لحاظ سطح استفاده آنان از اينترنت

بخش دوم کيفيت سرويس از ديدگاه کاربران

بررسي اجمالي پارامترهاي مواثر در کيفيت سرويس

پارامترهاي مربوط به عملکرد (Performance)

پارامترهاي مربوط به اطمينانو پشتيباني (Reliability)

فصل دوم

مقدمه:

مفهوم QOS

معماري پايه QOS

علامت گذاري و شناسايي QOS

دسته بندي ( طبقه بندي )

QOS داخل عناصر يك شبكه منفرد

مديريت صف

بازده پيوند

سياست گذاري و قالب بندي ترافيك

دسته بندي / شناسايي جريان ها

جانشيني سياست QOS با مسيريابي بر اساس سياست گذاري

CAR : جانشيني تقدم IP

NBAR : شناسايي پوياي جريان ها

تقدم IP : QOS فرق گذارنده

ابزار هاي مديريت تراكم

FIFO : توانايي ذخيره و پيشروي

PQ : اولويت بندي ترافيك

CQ : گارانتي كردن پهناي باند

WFQ بر اساس جريان : به وجود آوردن عدالت ميان جريان ها

همكاري بين WFQ و تكنولوژي هاي سيگنال بندي QOS

تاثير جايگذاري تقدم IP

WFQ بر اساس دسته : اطمينان از پهناي باند شبكه

مديريت صف ( ابزارهاي اجتناب از تراكم )

WRED : اجتناب از تراكم

همكاري WRED با تكنولوژي هاي سيگنال بندي QOS

RED جريان : RED براي جريان هاي بدون محصول TCP

ابزارهاي سياست گذاري و قالب بندي ترافيك

CAR: مديريت سياستهاي پهناي باند دردسترس و اجراي سياست گذاري ها

GTS : كنترل جريان ترافيك عازم به شبكه

FRTS : مديريت ترافيك Frame Relay

مكانيسم بازده پيوند

LFI : قطعه قطعه كردن و جداسازي ترافيك IP

تراكم سرآيند RTP : افزايش بازده ترافيك بلادرنگ

RSVP : گارانتي كردن QOS

مديريت QOS

Qos در اترنت

سوييچينگ برچسب چندين پروتكل : اجازه دادن به مهندسي ترافيك انعطاف پذير

كنترل سياست گذاري هاي QOS

خلاصه

مراجع

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل اول

 

 

 

 

 

 

 

مقدمه:

اينک به جرات مي توان گفت که اينترنت به عنوان شگفت انگيز ترين پديده ارتباطي – اطلاعاتي دهه اخير بصورت جزء لاينفکي از زندگي تک تک ما درآمده است. تا آنجا که برخي معتقدند , براي نسل آينده زندگي بدون اينترنت پوچ , بي معني و غير ممکن خواهد بود. اينترنت داراي پتانسيلي قوي جهت ايجاد تحولات اساسي و حتي جايگزيني با وسايل ارتباطي و اطلاع رساني مانند : راديو , تلويزيون , تلفن , فکس, ماهواره و حتي ضبط صوت و ويدئو مي باشد. کاربردهاي وسيع اينترنت مانند ارتباط ويدئويي ديجيتال , پست الکترونيکي , دريافت و ارسال فايل , جستجو در وب و تلفن اينترنتي اکنون در آغاز راه توسعه و تکامل قرار دارند. براي نمونه تجارت الکترونيکي به تنهايي دنياي تجارت و اقتصاد جهاني رادگرگون کرده است, به طوري که با فشار دادن چند دکمه در عرض کمتر از چند ثانيه مي توانيد مقادير هنگفتي از اعتبار خود را در سراسر دنيا جابجا کنيد. مي توان پيش بيني نمود که طي چند سال آينده فقط با گفتن يک نام در گوشي موبايل شخصيتان مي توانيد از طريق اينترنت به موسيقي مورد علاقه خود گوش فرار دهيد.

ليکن عليرغم گسترش روزافزون اينترنت از لحاظ سرعت و فراگير شدن شاهد آنيم که معماري اوليه اينترنت کماکان دست نخورده باقي مانده است و به همين علت زير ساخت هاي نرم افزاري و سخت افزاري موجود حتي در پيشرفته ترين کشورهاي دنيا با نيازهاي فعلي مطابقت ندارند. اما درکشور ما به علت عدم اتصال به فيبرهاي نوري جهاني که بستر اصلي جابجايي اطلاعات در اينترنت مي باشد و ناهمگوني مراکز مخابراتي بين شهري و درون شهري از لحاظ تجهيزات ديجيتالي و غيره و همچنين فقدان قوانين بروز و نظارت بر عملکرد سرويس دهندگان ريز و درشت اينترنت که با سرعت قارچ گونه در حال پيدايش هستند, شاهد آن هستيم که کاربران اينترنت با وجود پرداخت شارژها و آبونمان هاي سنگين به سرويس دهندگان از کيفيت پائين سرويس اينترنت رنج برده و حتي در تامين پيش پا افتاده ترين نيازهاي خود مانند خواندن روزانه پست الکترونيکی با مشکلات زيادي مواجه هستند. يکي ديگر از مشکلات کاربران ما عدم وجود ثبات در کيفيت سرويس هاي ارائه شده مي باشد تا جائيکه کمتر سرويس دهنده ای يافت مي شود که توانسته باشد کيفيت سرويس هاي ارائه شده را تضمين نمايد ( آنچنان که در ساير کشورها موافقت نامه سطح سرويس (SLA:Service Level Agreement) بين کاربران و سرويس دهندگاه بسته مي شود).

در اين پايان نامه قصد داريم تا اولين بار در کشور ايران با شناسايي و تعريف پارامترهاي مربوط به کيفيت سرويس در اينترنت به ارائه استاندارد متعارفي در اين زمينه بپردازيم. به اميد آنکه با اين کار گامي هر چند کوچک در جهت بهبود و ثبات کيفيت سرويس هاي ارائه شده برداريم وحداقل خواننده گرامي اين پايان نامه بتواند با استفاده از پارامترهاي ارائه شده و پس از

آشنايي با روش انداره گيري پارامتر هاي فوق در يافتن سرويس دهندگان مناسب هدايت گردد.

لازم به ذکر مي باشد که در ارائه پارامترهاي فوق از استاندارد هاي بين المللي ارائه شده توسط اتحاديه اروپا , IUT-T, IETFو چند کشور مانند هندوستان و مالزي استفاده گشته ليکن نتايج ارائه گشته در پايان نامه دقيقا با سطح سرويس هاي ارائه شده در کشور ايران همخواني دارد که اندازه گيري هاي به عمل آمده در چند سرويس دهنده داخلي بر اين امر صحه گذاشته است.

در پايان جا دارد تا از زحمات, راهنمايي ها و کمک هاي استاد ارجمند جناب آقاي دکتر اکبري (استاد راهنماي پايان نامه فوق و رياست محترم مرکز کامپيوتر دانشگاه علم و صنعت ايران) تشکر نمايم.

 

 

 

 

طرح کلي بحث:

در بخش اول بحث پس از آشنايي اوليه با معماري اينترنت که بر اساس پروتکل پنج لايه اي TCP/IP استوار گشته به معرفي سرويس هاي کاربردي در اينترنت پرداخته و آنگاه 4 پارامتر اصلي مربوط به کيفيت سرويس (QOS: Quality of Service) يعني:

1- پهناي باند (Bandwidth) , 2- تاخير يا زمان ديرکرد (Delay or Latency Time) 3- تغييرات زمان ديرکرد يا لرزش تاخير(Delay Jitter-Variations of Latency) و 4- گم شدن بسته ها (Packet Loss)را تعريف نموده ( برای مطالعه بيشتر می توانيد از مراجع [1] و [12]استفاده کنرويس هاي مجتمع 2- سرويس هاي تفکيک شده 3- ATMو غيره را به طور اجمالي مورد بحث قرار مي دهيم ( البته وارد شدن به جزئيات و تشريح مکانيزم هاي بکار رفته در هر معماري خود مي تواند موضوع مقالات مختلفی باشد)

در بخش دوم به مساله کيفيت سرويس از ديد کاربران اينترنت و توقعات آنها از سرويس دهندگان مي پردازيم. اين پارامترها به سه دسته کلي تقسيم مي گردند:

1- پارامترهاي مربوط به عملکرد(Performance)که پارامترهايي مثل سرعت اتصال , تاخير , لرزش تاخير , گم شدن بسته ها , نرخ هايDownload وUpload را دربر مي گيرد.

2- پارامترهاي مربوط به اطمينان (Reliability) شامل:

زمان دسترسي (Access Time), تعداد تلاش ها براي برقراري ارتباط , و ساير پارامترهاي مربوط به ثبات و اطمينان سرويس.

3- پارامتر هاي مربوط به پشتيباني , امنيت و سهولت استفاده که در جاي خود به آنها خواهيم پرداخت.

 

بخش اول

کيفيت سرويس از ديدگاه برنامه هاي کاربردي تحت اينترنت

1-1 آشنائي با معماري اينترنت

 

اينترنت كنوني ريشه در ARPANET, شبكه داده هاي بخش تحقيقات پروژه در وزارت دفاع ايالات متحده (DARPA) در اوايل دهه 1960, دارد. هدف از پروژه شبكه ARPANET ايجاد يك شبكه قوي براي پشتيباني از فعاليت هاي نظامي مانند عمليات بمباران بود.براي نيل به اين مقصود ,ARPANET بر اساس مدل ديتاگرام (DATAGRAM) استوار گرديد.مدل فوق در حقيقت تقليدي از شبكه پستي است كه در آن هر بسته داده بطور جداگانه و بصورت مستقل به مقصد ارسال مي گردد.شبكه ديتاگرام داراي ساختار بسيار ساده و در عين حال داراي قابليت انعطاف خودكار در مواجهه با تغييرات احتمالي در توپولوژي شبكه مي باشد.تا سال هاي متمادي اينترنت بوسيله دانشمندان جهت تحقيقات شبكه و تبادل اطلاعات بين محققان استفاده مي شد.دسترسي از راه دور(Remote Access) , ارسال فايل و پست الكترونيكي محبوب ترين برنامه هاي كاربردي در آن زمان بودند كه مدل ديتاگرام در اين موارد بخوبي كار مي كرد.شبكه جهاني وب (World Wide Web) اينترنت را بشكل اساسي متحول نمود و در حال حاضر WWW بزرگترين شبكه سراسري جهاني شناخته می شود.كاربردهاي جديد مانند كنفرانس هاي ويدئويي ديجيتال , جستجو در وب , رسانه هاي الكترونيكي , بوردهاي گفتگو (Discussion Boards) و تلفن اينترنتي با سرعت خارق العاده اي فراگير گشته و تجارت الكترونيك- E-Commerce انقلابي در تجارت بين الملل و اقتصاد جهاني پديد آورده است. با ورود به قرن 21 اينترنت به عنوان زيرساخت اصلي جهان ارتباطات درآمده است . در ادامه مدل ديتاگرام زمينه اي براي پيدايش پروتكل TCP/IP گشت كه در حال حاضر پروتكل فوق بستر اصلي جابجايي داده ها در اينترنت بوده و كليه سخت افزارها و نرم افزارهاي شبكه جهاني اينترنت بر اساس اين پروتكل طراحي و ساخته شده اند. ولي با توجه به نقاط ضعف فراوان پروتكل فوق كه در ادامه به برخي از آنها اشاره مي گردد پروتکل هاي جديدتري مانند ATMبراي جايگزيني با آن طراحی شده اند ليکن مشكل عمده در اين جا است كه در صورت تصميم در جهت جايگزيني TCP/IP با ديگر پروتکل ها و يا حتي اگر بخواهيم نسخه جديدتري را به جای آن بكارگيريم مستلزم آن است كه كليه نرم افزارها و سخت افزارهاي موجود در سراسر جهان با مدل هاي جديدتر تعويض شوند و اين يعني ميلياردها دلار هزينه. جداي از هزينه فوق براي ايجاد هر گونه تغيير در زيرساخت اينترنت تمامي كشورها بايد بطور هماهنگ خود را با تغييرات پديدآمده انطباق دهند براي نمونه براي جايگزيني نسخه IP4 با IP6 كشور ايالات متحده و برخي از کشورهاي اروپايي و استراليا تاريخ مشخصي را تعيين كرده اند كه بعضا متفاوت است لذا تغييرات فوق تنها در داخل اين كشورها اعمال مي گردد و در مسيرهاي خروجي ارتباطي Gateway های خاصي در نظر گرفته شده تا اختلال حاصل نشود. پس به نظر مي رسد كه براي جايگزيني TCP/IP با پروتكل هاي جديدتر كه مناسب نيازهاي رو به رشد و توسعه يافته اينترنت باشند , زمان و هزينه بسيار كلاني بايد صرف شود. با توجه به مطالب فوق به اين نتيجه مي رسيم كه براي انجام هر كار كه به اينترنت مربوط مي شود شناخت اوليه از پروتكل TCP/IP لازم است. اکنون سعي مي كنيم تا پروتكل TCP/IP را تا حدي تشريح كنيم:

اصولا پروتكل در علم شبكه به عنوان قراردادي است كه بين دو يا چند دستگاه در شبكه بسته مي شود. معمولا براي سهولت و كاهش پيچيدگي هر پروتكل آنرا به چند لايه تقسيم مي كنند كه هر كدام از لايه ها وظايف خاصي را بر عهده دارند. براي مثال پروتكل OSI هفت لايه و پروتكل هاي SPX/IPX و TCP/IP هر كدام پنج لايه دارند. لايه هاي TCP/IP بشكل زير قرار دارند:

 

5 - لايه APPLICATION

4- لايه TRANSPORT

3- لايه INTERNET

2- لايه DATALINK

1- لايه PHYSICAL

5 - لايه APPLICATION 4- لايهTRANSPORT 3- لايه INTERNET 2- لايه DATALINK 1- لايه PHYSICAL

هر لايه وظايف مختلفي دارد كه اغلب به صورت چند بايت Header به داده هاي لايه قبلي اضافه مي شوند يعني هر گاه داده اي بخواهد از طريق پروتكل TCP/IP منتقل گردد با ورود به لايه Application به چند قسمت تقسيم شده و وظايف لايه Application بشكل چند بايت به ابتداي آن افزوده مي گردد و اينكار با انتقال هر بخش از لايه اي به لايه ديگر ادامه مي يابد تا در نهايت تكه اي از داده ها به نام بسته (Packet) از طريق محيط انتقالي مانند كابل هاي شبكه به دستگاه مقصد ارسال گردد و در مقصد نيز لايه ها به ترتيب معكوس نسبت به لايه هاي مبدا, وارد عمل شده و بايت هاي Header مربوط را خوانده و پس از انجام عمليات لازم بر روي داده ها و انجام ساير وظائف آنها را به لايه های بالاتر انتقال می دهند. در نهايت داده ها به شكل اوليه در مي آيند. حاصل اين عمليات انتقال داده ها از يك دستگاه به دستگاه ديگر از طريق شبكه مي باشد .مختصري از وظائف لايه هاي TCP/IP را از پائين ترين لايه در زير آورده ايم:

 

1- لايه فيزيكي :

وظيفه اين لايه ارسال و دريافت بيت‌هاي خاصي مي‌باشد كه توسط لايه اختيار اين لايه قرار داده مي‌شود. البته آدرس فيزيكي دستگاه ( مثلاً آدرس تعبيه شده در كارتهاي شبكه ) در زير لايه MAC موجود در لايه فوقاني به بيت ها افزوده مي‌شود و لايه فيزيكي تنها مسئول رد و بدل كردن صحيح بيت‌ها از طريق محيط انتقالي مربوط مي‌باشد.

 

2- لايه Data Link :

i. بخش‌هاي داده موسوم به frameکه بسته ها را در بر می گيرند در اين لايه توليد مي‌شوند.

ii.مسائل مربوط به كنترل خطا شامل شناسايي و تصحيح خطا در اين لايه انجام مي‌پذيرند.

iii. كنترل جريان داده‌ها در فرستنده و گيرنده ( تنظيم سرعت فرستنده و گيرنده ) و همچنين برطرف كردن Noise هاي ورودي از ديگر وظائف اين لايه هستند.

iv. در برنامه‌ريزي براي دستيابي به كانال اشتراكي نيز در اين لايه صورت مي‌گيرد.

 

3- لايه Network :

i. اصلي‌ترين پروتكل اين لايه (ا IP :Inernet Protocol ) مي‌باشد.

ii. وظيفه اين پروتكل مسير‌يابي از مبدأ به مقصد بسته‌ها ( Packets) توليدي است(كه آدرس مبدأ و مقصد درHeaderبسته های فوق قرار می گيرد).

iii. الگوريتم‌هاي كنترل تراكم ( كنترل تأخير، شناسايي جريان ـ Flow ـ و غيره ) در اين لايه بكار گرفته مي‌شوند.

 

4- لايه Transport :

i. دو پروتكل اصلي اين لايه عبارتند از : TCPو UDP .

ii. رسيدگي به امر كيفيت سرويس( QoS) در اين لايه صورت مي‌گيرد.

iii.آدرس پورت‌هاي ( Ports) نرم‌افزاري لايه فوقاني در اين لايه به داده‌ها افزوده مي‌شود.

iv. عمليات برقراري و قطع ارتباط و همچنين Multiplexing بين مبدأ و مقصد در اين لايه انجام مي‌گيرد.

 

5- لايه Application:

i. در اين لايه داده‌هاي مورد نظر براي ارسال بر حسب نوع طبقه‌بندي شده و توسط پروتكل های مختلف اين لايه قسمت بندی مي‌شوند.

ii. اصلي‌ترين پروتكل‌هاي اين لايه عبارتند از : DNS ، FTP ، WWW ، SNMP ، NEWSUSENET. مالتي مديا و Email

iii. از ديگر وظائف اين لايه مي‌توان مسائل مربوط به امنيت (Security) را نام برد.

 

 

 

 

 

آشنائي با سرويس هاي کاربردي دراينترنت

بطور كلي سرويس‌هاي كاربردي در اينترنت در لايه-5 برحسب نوع پروتكل مورد استفاده در آن طبقه‌بندي مي‌شوند كه به آنها اشاره كرده‌ايم ولي سرويس‌هاي كاربردي را چند گونه ديگر نيز طبقه‌بندي مي‌كنند:

 

الف- كاربردهاي صوتي – ويدئويي شامل:

 

1- جستجو در وب Surfing the web .

2- كاربردهاي صوتي (Audio) :

 

I گفتگو صوتي( ConversationalVoice).

II پيام‌هاي صوتي(Messaging Voice).

III جريان های صوتي يكطرفه با كيفيت بالا مانند موسيقي ((High quality Streaming Audio .

 

3- كاربردهاي تصويري (Video) :

 

I تلفن ويدئويی (کنفرانسها و گفتگوهای تصويری از اين نوع هستند) (Video Phone).

II ارسال يكطرفه (One way) مانند اخبار تلويزيونی و انواع فيلم ها.

 

ب) كاربردهاي مربوط به ارسال و دريافت داده‌هاي ديگر شامل:

 

I جستجو در وب-Web browsing

II سرويس های ويژه مانند Ecommerce .

III انواع بازي‌ها - Interactive Games.

IV ساير سرويس ها ماتتد Telnet و Faxو غيره

 

معرفي 4پارامتر اصلي کيفيت سرويس

 

 

شامل ورد 70صفحه ای