کنترل سرعت شبکه‌ و اینترنت

طرح ‌ساماندهی ترافیک

کنترل ترافیک شبکه1 (که به آن کنترل بسته‌ها هم گفته می‌شود)، به روش‌هایی گفته می‌شود که در آن بتوان بازدهی انتقال داده‌ها، تاخیر اندک و بالابردن پهنای باند توزیعی در شبکه را انجام داد. کنترل ترافیک شبکه‌ها همانند کنترل ترافیک خودروها انجام می‌شود. گاهی اوقات برخی از ماشین‌ها باید صبر کنند تا ماشین‌های دیگر عبور کنند. همین رعایت حق تقدم در شبکه‌ها نیز وجود دارد، یعنی برخی از بسته‌ها به‌خاطر انتقال دیگر بسته‌ها معطل می‌مانند. در این صورت، به‌گونه‌ای عادلانه میزان بار ترافیکی شبکه کنترل شده و هر یک از گره‌های شبکه از میزان مجاز توانایی استفاده از پهنای باند شبکه را ندارد.

کد خبر: ۲۸۸۲۷۷

اگر بخواهیم دقیق‌تر این موضوع را مورد بررسی قرار بدهیم، کنترل ترافیک شبکه یعنی کنترل داده‌هایی که یک گره خاص در شبکه در یک بازه زمانی مشخص ارسال و دریافت می‌کند. این کنترل به‌روش‌ها و دلایل مختلفی انجام می‌شود به‌عنوان مثال در برخی جاها لازم است محدودیتی برای حداکثر نرخ انتقال اعمال شود. اصلی‌ترین پیاده‌سازی کنترل ترافیک، به‌تاخیر انداختن بسته‌های انتقالی در بستر شبکه است.

کنترل ترافیک معمولا در مرز یک شبکه انجام می‌شود تا میزان ترافیک ورودی به داخل شبکه و خروجی آن را کنترل کند. البته گاهی اوقات کنترل ترافیک را روی یک منبع خاص، به‌عنوان مثال کارت شبکه یک سیستم نیز اعمال می‌کنند.

همانند ترافیک شهری، در کنترل ترافیک شبکه‌ها نیز پلیس وجود دارد. این پلیس که از قوانین خاصی تبعیت می‌کند، سرعت انتقال داده‌ها را در یک بستر و یا گره کنترل می‌کند. تقریبا تمامی شبکه‌های سرویس‌دهنده اینترنت (ISP)ها از کنترل ترافیک برای پایا نگه داشتن سیستم‌هایشان استفاده می‌کنند. در این صورت سرویس‌دهنده‌ها حتی در زمان شلوغی خطوط هم می‌توانند سرویس مناسبی ارائه کنند. در این سرویس‌دهنده‌ها، گره‌های شبکه IP (شبکه‌ای که مبتنی بر پروتکل اینترنت باشد) بسته‌ها را قبل از ارسال روی خط اصلی، بافر می‌کنند و در یک صف قرار می‌دهند، سپس قوانین مرتبط با کنترل ترافیک بر آنها اعمال می‌شود. این صف ممکن است روی لینک‌های کم‌سرعتی همچون دایال‌آپ و یا حتی لینک‌های پرسرعت WAN و یا ماهواره پیاده شود.

شیوه کار کنترل ترافیک

پلیس شبکه، یا همان کنترل‌کننده ترافیک، هر بسته را بررسی می‌کند تا مطمئن شود قانون ترافیک2 رعایت کرده‌اند. اندازه‌ گیری و بررسی این ترافیک به‌روش‌های مختلفی از جمله الگوریتم‌های Leaky Bucket و یا Token Bucket انجام می‌پذیرد. بسته‌ها در صف‌های FIFO (ورودی اول، خروجی اول3) قرار می‌گیرند به این علت از صف‌های مختلف استفاده می‌شود که بتوان کلاس‌های مختلفی از اولویت را روی این صف‌ها اعمال کرد. بعد از بررسی و صحت مطابقت با قانون شبکه، بسته‌ها از طریق همین صف‌ها روی خط اصلی (لینک) قرار می‌گیرند. ممکن است بسته‌های اطلاعاتی فورا روی خط قرار بگیرند (که یعنی گره درخواست ‌کننده ترافیک، کمتر از حد مجاز ترافیکی خود از شبکه استفاده کرده است) و یا این‌که با کمی تاخیر روی خط قرار بگیرند (که مشخصا در این حالت، گره ترافیک زیادی را مصرف کرده است) تنها یک حالت وجود دارد که شبکه دچار تاخیر بیش از حد بشود و آن هم وقتی است که این صف‌های بافری، سر ریز کنند.

این حالت سرریز همواره پیش می‌آید و دلیل اصلی آن، به محدود بودن بافرهای کنترل‌کننده ترافیک بر می‌گردد، بنابراین باید راهی وجود داشته‌باشد که بتوان به‌سرعت از شرایط ناگوار سرریزی خلاص شد. یک روش ساده این است که پس از سرریز شدن اطلاعات در بافر، دیگر اطلاعات جدیدی وارد بافر نشود و به‌اصطلاح تمام بسته‌های ورودی به صف انداخته (Drop) شوند. روش پیچیده‌تر بعدی، اعمال الگوریتم‌های خاصی است که عمل انداختن بسته‌ها با دقت بیشتری انجام شود. باز کردن لحظه‌ای ترافیک و ارسال تمام نقل و انتقالات بسته‌ها بدون کنترل ترافیک هم یکی از راه‌حل‌های بی‌دردسر است.

کنترل ترافیک سطوح مختلف دارد. تشخیص این‌که یک بسته از چه پروتکلی برای انتقال استفاده می‌کند نیز یکی از کلیدهای تشخیص سطح استفاده از شبکه است. پروتکل‌های ساده را با تشخیص بیت‌به‌بیت می‌شود شناخت. به‌عنوان مثال، پروتکل بیت‌تورنت را به‌سادگی می‌شود تشخیص داد. این پروتکل از کاراکترهای عدد 19، بعلاوه 19 بایت رشته داده‌ای تشکیل شده است.

برای تشخیص کلاس‌های پیچیده‌تر داده‌ای، نیاز به تحلیل‌های آماری از ویژگی‌های خاصی از شبکه است. به‌عنوان مثال، یک گره در شبکه چه تعداد بسته را ارسال می‌کند، اندازه بسته‌های ارسالی از این گره به‌چه میزان است یا میانگین زمان ارسال و دریافت بسته‌های اطلاعاتی این گره چقدر است.

برخی از بسته‌های اطلاعاتی هم به‌نوبه خود کلاس خاصی دارند، مثلا بسته‌های VoIP (انتقال صدا از طریق IP4) اولویت بیشتری نسبت به بسته‌های Http دارند. چرا که در صورت تاخیراندازی زیاد در VoIP، اختلال به‌وضوح احساس می‌شود، اما اگر یک پنجره وب با 2 ثانیه تاخیر هم اجرا شود، تشخیص آن آزار دهنده نیست. کنترل ترافیک‌ شبکه در نقاط مهمی کارایی خود را به‌وضوح نشان می‌دهد که تلاش می‌شود در آینده‌ای نزدیک به‌ آنها پرداخته شود.