شبکه های با سرعت بالا

شبکه های با سرعت بالا – آموزش شبکه درس 20

شبکه های با سرعت بالا یکی از چالش های اصلی در دنیای شبکه هستند. در این مقاله ما به بررسی مفاهیم مهم و مرتبط به شبکه های با سرعت بالا می پردازیم. مفاهیمی مانند RTT و پهنای باند که می توانند به افزایش سرعت در شبکه های رایانه ای کمک کند.

شبکه های با سرعت بالا

به نظر می رسد که افزایش پهنای باند سبب شده است که طراحان شبکه شروع به فکر کردن به این موضوع کنند که چه اتفاقی در محدودیت و یا ارائه حالت های دیگر می افتد، و داشتن یک پهنای باند نامحدود چه اثری بر روی طراحی شبکه خواهد داشت.

اگرچه طراحی های شبکه های با سرعت بالا، می تواند تغییرات شگرفی را در پهنای باند در دسرس برای اپلیکیشن ها در بسیاری از جنبه ها ایجاد کند، اثر آن بر روی چگونگی فکر کردن ما درباره شبکه  تاثیر نخواد داشت: زیرا ما سرعت شبکه نمی تواند از سرعت نور بیشتر شود. به قول نقل قول Star Trek «هیچ کس نمی تواند قوانین فیزیکی را تغییر دهد». به عبارت دیگر «سرعت بالا – high speed» به معنای آن نیست که تاخیر نیز در هما نسبت پهنای باند بهبود پیدا شود، زمان رفت و برگشت (RTT) در خطوط درون کشوری با پهنای باند 1 گیگابیت بر ثانیه، برابر با 100 میلی ثانیه است و  این برای یک لینک 1 مگابیت بر ثانیه هم به همین میزان است.

به نظر می رسد که حتی با افزایش پهنای باند باز هم ما با تاخیر یکسانی در اینجا روبرو خواهیم بود،  در اینجا اگر ما یک فایل یک مگابایتی را بر روی یک لینک 1 مگابیت بر ثانیه و یا 1 گیگابیت بر ثانیه ارسال کنیم، در هر دو صورت زمان رفت و برگشت (RTT) در شبکه ما برابر با 100 میلی ثانیه خواهد بود. در مورد شبکه با سرعت 1 مگابیت بر ثانیه، انتقال این فایل شامل 80 بار زمان رفت و برگشت را به خود اختصاص می دهد تا بتواند یک فایل را انتقال دهد، در طول هر کدام از این زمان های رفت و برگشت (RTT) تقریبا 1.25% از این فایل ارسال می شود. در مقابل،  همان فایل در صورتی که بر روی یک لینک 1 گیگابیت بر ثانیه ارسال شود تنها یک دوره زمان رفت و برگشت (RTT) را به خود اختصاص م یدهد که در این جا حاصل ضرب پهنای باند در تاخیر آن برابر با 12.5 مگابایت است.

تصویر 1.9 تفاوت میان این دو شبکه را نشان می دهد. در نتیجه،  فایل 1 مگابایتی بر روی لینک 1 مگابیت بر ثانیه به صورت یک استریم و یا جریان از داده دیده می شود، د رحالی که در شبکه با لینک ا گیگابیت بر ثانیه به صورت یک بسته داده دیده می شود. برای کمک به این موضوع، بهتر است به این موضوع دقت کنید که یک فایل یک مگابایتی برای یک شبکه 1 گیگابیت بر ثانیه به مانند یک بسته 1 گیلوبایتی برای یک شبکه با سرعت 1 مگابیت بر ثانیه است.

رابطه میانه پهنای باند و تاخیر یک فایل

تصویر 1.19 رابطه میانه پهنای باند و تاخیر یک فایل 1 مگابیت بر ثانیه سبب می شود که 80 دور از لینک 1 مگابیت بر ثانیه پر شود اما همین فایل تنها یک دوازدهم از یک لینک 1 گیگابیت بر ثانیه را پر می کند.

محاسبه سرعت انتقال در شبکه

راه دیگر برای فکر کردن به این موضوع، شرایطی است که در ان داده ها می توانند در طول هر کدام از زمان های رفت و برگشت (RTT) بر روی شبکه سرعت بالا انتقال داده شوند، بنابراین، همانطور که مشاهده می شود، یک دفعه رفت و برگشت (RTT) منفرد می تواند زمان قابل توجهی را به خود اختصاص دهد. به همین خاطر، چون نمی خواهیم دوباره درباره تفاوت میان یک انتقال فایل  با 101 TTR و 100 TTR صحبت کنیم (که در اینجا اختلاف تنها 1 درصد است)، اما اختلاف میان انتقال 1 TTR و 2 TTR می تواند چشمگیر باشد (در اینجا اختلاف 100 درصد است). به عبارت دیگر، تاخیر به جای آن که به خاطر توان عملیاتی باشد، سبب می شود که تفکر ما به سمت طراحی شبکه رود.

شاید بهترین راه برای درک رابطه میان توان عملیاتی و تاخیر به اصول کاری ما برگردد. توان عملیاتی اثربخش سر به سر که بتوان به آن بر روی شبکه به وسیله رابطه ساده دست پیدا کند، نه تنها شامل عناصر یک طرفه ای است که پیشتر توضیح داده ایم، بلکه همچنین شامل زمان صرف شده برای  درخواست دادن و نیز تنظیم کردن موارد مرتبط به انتقال فایل هم می شود.  به صورت کلی، ما این رابطه را به صورت زیر نشان می دهیم:

زمان انتقال = تعداد دفعه رفت و برگشت (RTT)  به علاوه یک تقسیم بر (پهنای باند ضربدر اندازه انتقال)

TransferTime = RTT + 1/Bandwidth × TransferSize

ما از این محاسبه برای به دست آوردن و محاسبه یک درخواست پیام استفاده می کنیم که بر روی یک شبکه فرستاده می شود و سپس داده های مرتبط به دریافت آن ها باز فرستاده می شوند. برای مثال، شرایطی را در نظر بگیرید که یک کاربر یک فایل یک مگابایتی را از یک شبکه یک گیگابیت بر ثانیه درخواست کنید، در اینجا زمان رفت و برگشت (RTT) برابر با 100 میلی ثانیه خواهد بود. این شامل زمان ارسال فایل 1 مگابایت (1 تقسیم بر 1 گیگابیت بر ثانیه ضربدر 1 مگابایت که برابر با 8 میلی ثانیه می شود (1 / 1 Gbps × 1 MB = 8 ms))  می شود که به زمان رفت و برگشت (RTT) کلی شبکه اضافه شده و در نتیجه مقدار 108 میلی ثانیه به دست می آید. این به معنای آن است که توان عملیاتی کارآمد به صورت زیر است:

1 MB / 108 ms = 74.1 Mbps,

بنابراین در اینجا این مقدار 1 گیگابیت بر ثانیه نخواهد بود. به صورت کلی،  انتقال مقدار زیادی از داده می تواند سبب بهبود توان عملیاتی در شبکه شود، که در این صورت، انتقال یک فایل بی نهایت بزرگ، می توانند سبب توان عملیاتی با اثربخشی در حدود پهنای باند شبکه شود. از سوی دیگر،  با داشتن میزان بیشتر از 1 RTT، برای مثال انتقال یک بسته گم شده – می توانند به توان عملیاتی یک شبکه برای هر اندازه مشخص از داده آسیب بزند، که این نکته ای است که باید در انتقال های کوچک به آن توجه داشت.

No votes yet.
Please wait...

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

منو اصلی

question