دانلود مقاله کیفیت خدمات اینترنت

بخشی از مقاله

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, IETF و 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- ATM و 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

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 frame که 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 درHeader بسته 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 ، NEWS USENET. مالتي مديا و Email
iii. از ديگر وظائف اين لايه مي‌توان مسائل مربوط به امنيت ( Security) را نام برد.

آشنائي با سرويس هاي کاربردي در اينترنت
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( Conversational Voice).
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 (کنفرانس ها 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 Fax و غيره

معرفي 4 پارامتر اصلي کيفيت سرويس
اصولاً 4 پارامتر اصلي در كيفيت سرويس هاي مختلف موثر هستند كه مستقل از روش اتصال كاربران به اينترنت مورد بررسي قرار مي‌گيرند:

1- پهناي باند ÷ Bandwidth:
در علم شبكه و انتقال داده‌ها پهناي باند عبارت از دامنه فركانسي مورد استفاده جهت ارسال و دريافت داده‌ها بر حسب HZ مي باشد. ولي معمولاً با توجه به رابطه مستقيم پهناي باند با نرخ ارسال بيتها , پهناي باند در اينترنت را بصورت نرخ‌هاي ارسال يا دريافت بيت ها در ثانيه تعريف مي‌كنند.
به جرات مي‌توان گفت براي اغلب سرويس های كاربردي اينترنت پارامتر فوق اصلي‌ترين عامل موثر در كيفيت سرويس مي‌باشد و تكنولوژي‌هاي جديد مانند فيبرهاي نوری نيز در حقيقت براي افزايش پهناي باند ارائه شده‌اند. اگر اينترنت را به صورت مجموعه‌اي از كانالهاي اشتراكي و گره‌ها در نظر بگيريم پهناي باند در حقيقت بزرگي اين كانالها را نشان مي‌دهد.

2- زمان ديركرد- تاخير÷ Latency Time- Delay:
پارامتر مهم ديگر در كيفيت سرويس زمان تاخير مي‌باشد كه خصوصاً در كاربردهاي بلادرنگ (Realtime) بسيار حائز اهميت می باشد. گاهي ممكن است پهناي باند اتصال بسيار بالا باشد ولي در اثر وجود مسير طولاني بين مبداء و مقصد , وجود مسيرهای ماهواره‌اي در راه و يا تعداد زياد مسير ياب ها ( Router ) در مسير ارتباطي تاخير زياد باشد كه باعث خواهد شد تا حتي استفاده از برخي سرويس‌ها مانند تلفن اينترنتی غير ممكن شود. تاخير طبق تعريف شامل مجموع تاخير انتشار , تاخير ارسال و تاخير صف مي‌باشد.

3- لرزش تاخير÷ Delay Jitter :
پارامتر حائز اهميت ديگر نوسانات تاخير يا لرزش تاخير است. هنگامي كه نوسانات تاخير زياد باشد ترتيب بسته‌هاي ارسال شده و دريافت شده در مبداء و مقصد تغيير مي‌نمايد و اين مساله در كاربردهاي Realtime باعث بروز اختلال خواهد شد. به همين علت لرزش تاخير
نبايد بزرگتر از تاخير صف و بدترين حالت تأخير ارسال باشد. البته با استفاده از حافظه بافر در دستگاه مقصد تا حدودي مي‌توان مشكل لرزش تاخير را حل نمود.

4- نرخ گم شدن بسته‌ها÷ Packet Loss Rate :
نرخ گم شدن بسته‌ها برابر درصد بسته هاي گم شده نسبت به كل بسته‌هاي ارسالي مي‌باشد. علت بروز اين پديده معمولاً وجود تراكم در اينترنت مي‌باشد،‌ و با تخصيص پهناي باند مناسب و حافظه بافر براي جريانهاي ترافيكي در گره های شبکه قابل حل مي‌باشد. همانطور كه اشاره شد پروتكل TCP/IP خصوصاً در

مورد كيفيت سرويس (Qos ) داراي نواقص بسياري است. پروتكل‌هاي جديد مانند ATM و IPver6 تا حدود بسيار زيادي اين نقيصه را بر طرف كرده‌اند تا جايي در تكنولوژي ATM مي‌توان كيفيت سرويس را تضمين نمود. ولي از آنجا كه جايگزيني TCP / IP با پروتكل‌هاي ديگر بسيار سخت مي‌باشد محققان روش‌هايي را معرفي كرده‌اند كه بتوانيم تا حدوديQoS را در TCP/IP نيز داشته باشيم در ادامه به معرفي دو معماري براي پشتيباني QoS مي‌پردازيم:

آشنايی با معمارهای جديد جهت پشتيبانی QoS در اينترنت

الف) سرويس‌هاي مجتمع-Integrated Services:

ساده‌ترين معماري اينترنت به مدل (Best Effort) مشهور است كه در آن بسته‌ها بدون توجه به هيچ مسأله‌اي و بطور جداگانه بسوي مقصد ارسال مي‌شوند و بعضاً مسيرهاي جداگانه ای را طي مي‌كنند كه اين مسأله خصوصاً در مورد Delay Jitter و Delay و Loss بسيار مشكل ساز است. در دهه نود محققان گروه (IETF (Internet Engineering Task Force به اين فكر افتادند تا نوعي معماري معرفي كنند كه در آن با رزرو كردن و تخصيص منابع موجود در اينترنت خصوصاً در

Router ها تا حدودي وجود منابع براي برنامه‌هاي كاربردي مختلف را فراهم نمايند تا در نتيجه آن تا حدي QoS حاصل گردد. معماري سرويس‌هاي مجتمع بر پايه رزرو منابع در ـ جريان (Per – flow Resource Reservation ) مي‌باشد. براي تضمين منابع يك برنامه كاربردي قبل از آنكه ترافيك را به شبكه ارسال نمايد بايد در ابتدا منابع را رزرو نمايد. رزرو منابع شامل چند قدم مي‌باشد، در قدم اول برنامه كاربردي بايد نيازهاي مورد نظر از لحاظ منابع و همچنين خصوصيات ترافيك ارسالي را از نظر پارامترهاي QoS شناسايي كند. آنگاه شبكه براي يافتن مسيري بر پايه منابع موجود از يك پروتكل مسير‌يابي استفاده مي‌كند. سپس يك پروتكل رزرو كردن براي اعمال عمليات رزرو در سراسر مسير به كار گرفته مي‌شود. در هر hop ( ايستگاه در مسير مانند مسير ياب ( Router ) ) اين مسأله

توسط Admisson Control بررسي مي‌شود كه آيا منابع آزاد مناسب براي پذيرفتن عمليات رزرو مورد نظر وجود دارد يا نه. هنگامي كه عمليات رزرو انجام پذيرفت، برنامه كاربردي شروع به فرستادن ترافيك از طريق مسير فوق و منابع از قبل رزرو شده خواهد نمود. رزرو منابع بوسيله طبقه‌بندي بسته‌ها و مكانيزم‌هاي زمانبندي در اجزاء شبكه از جمله مسير ياب ( Router ) ها صورت مي‌گيرد.

گروه كاري سرويس‌هاي مجتمع دو نوع مدل سرويس كه كاربر مي‌تواند آنها را برگزيند، ارائه كردند:
مدلهاي سرويس تضمين شده و سرويس كنترل شده از لحاظ، بارگذاري (Controled Load Service ) در سرويس تضمين شده سعي بر آن برده تا به نوعي بدترين ـ حالت تأخير را بتوان از قبل تعيين نمود. اين رويه خصوصاً در كاربردهاي Realtime بسيار حياتي مي‌باشد ولي در مدل دوم يا سرويس كنترل شده از لحاظ بارگذاري توجه به مسأله تضمين نمی باشد و اين مدل مانند شيوه Best – Effort كار مي كند. پروتكلRSVP (Resource Reservation Setup Protocol )براي اعلام نيازهاي برنامه كاربردي به شبكه و همچنين عمليات رزرو منابع در طول مسير به صورت استاندارد درآمده است.

سرويس‌هاي مجتمع در حقيقت اولين گام جدي در جهت پشتيبانيQoS در اينترنت بود كه با روش تخصيص منابع و پروتكل RSVP در اوايل دهه 1990 ارائه گرديد.
بكارگيري معماري سرويس‌هاي مجتمع توسط سرويس دهندگان به دلايل مختلف بسيار آهسته صورت مي‌گرفت. دليل اول آنكه معماري سرويس‌هاي تفكيك شده اساساً بر روي كاربردهاي حساس به تأخير و بلند مدت متمركز شده بود. در حاليكه WWW دور نماي اينترنت را بطور كامل دگرگون كرده بود. و اغلب

ترافيك‌هاي ارسالي در وب كوتاه مدت بودند. در حاليكه رزرو بر اساس جريان بيشتر در كاربردهاي بلند مدت مانند كنفرانس‌هاي ويدئويي و غيره معنا دارد و براي ترافيك توليدي توسط وب مناسب نيست. ديگر اينكه سربار بوجود آمده توسط عمليات رزرو در هر قسمت بسيار بالا است. همچنين عمليات حسابرسي و مكانيزم‌هاي مربوط براي بكارگيري سرويس‌هاي مجتمع آن هم با وجود تعداد بسياري زياد جريان‌هاي ترافيكي پر سرعت و وجود تعداد زيادي سرويس دهنده كه از منابع مشترك بهره مي‌گيرند امري دور از امكان به نظر مي‌رسد.

با توجه به آنچه اشاره شد معيارهاي سرويس‌هاي مجتمع بيشتر در شبكه‌هاي محدود از لحاظ استفاده و آن هم در صورت وجود تعداد محدودي جريان توليد شده توسط برنامه‌هاي كاربردي عملي و سودمند خواهد بود. با اين وجود مكانيزم‌هاي بكاررفته در اين معماري بعدها منجر به پيدايش رو‌ش‌هاي جديدتر مانند سرويس‌هاي تفكيك شده((Differentiated Services گرديد.

ب) سرويس‌هاي تفكيك شده - Differentiated Services :

معماري سرويسهاي تفكيك شده بعنوان روش جايگزين براي رويه تخصيص منابع برروی شبكه‌هاي سرويس دهندگان توسعه يافت. در اواسط سال 1997 سرويس دهندگان احساس كردند كه سرويس‌هاي مجتمع براي بكارگيري در مقياس‌هاي بزرگ، مناسب نمي‌باشد.

نياز براي مدل سرويس جديدي احساس گرديد. جامعه اينترنت بدنبال سرويسي بود كه بهتر از مدل Effort Best كار كند.
پس از بحث‌هاي متواليIETF يك گروه كاري جديد را جهت توسعه كارگاه و استانداردهايي براي ايجاد تخصيص در چندين سطح سرويس شكل داد. روش جديد بنام سرويس‌هاي تفكيك شده ، كه بسيار متفاوت با سرويس‌هاي مجتمع مي‌باشد، موسوم گشت. در اين معماري بجاي رزرو كردن بر اساس جريان، تركيبی ازTraffic Prioritization Probisioning و Edge Policing براي رسيدن به سرويس‌هاي تفكيك شده مورد استفاده قرار می گيرد. در معماري سرويس هاي تفكيك شده ترافيك ارسالي به تعداد كمي از كلاس‌هاي ارسالي (Forwarding Classes ) تقسيم مي‌شود. در هر كلاس ارسالي،‌ مقداري از ترافيك كه توسط كاربر به شبكه تزريق مي‌گردد محدود شده است. با تغيير تعداد نهايي ترافيك مجاز در شبكه، سرويس‌دهندگان سطح منابع تدارك شده را تنظيم كرده و از اين رو درجه‌اي از تضمين منابع براي كاربران حاصل مي‌شود.
نكته اساسي در يك شبكه پشتيبان سرويس هاي تفكيك شده فرستادن بسته به كلاس ارسالي مناسب مي‌باشد . بسته فوق معمولاً بر اساس توافق سطح سرويس (SLA) بين كاربران و سرويس دهنده،‌ طبقه بندي مي گردد. همچنين گره‌هاي موجود در شبكه جهت حفاظت شبكه در مقابل از دست دادن منابع در هنگام ترافيك بالا از مكانيزم Traffic policing بهره مي‌برند.
كلاس ارسالي به كد تبديل مي شود و درheader بسته قرار مي گيرد. پس از آن می توان از اين اطلاعات براي تفكيك نوع برخورد با بسته‌ها سود برد. كلاس‌هاي ارسالي براي اولويت در برداشتن بسته ها و يا اولويت در منابع بكارگرفته مي‌شوند. براي مثال،‌وقتي يك Link داراي تراكم باشد ،‌شبكه بسته‌ها با اوليت برداشت بالاتر را زودتر بر مي‌دارد.
سرويس‌هاي تفكيك شده نيازي به راه‌اندازي عمليات رزرو منابع ندارند. تخصيص كلاس‌هاي ارسالي معمولاً با توجه به SLA منعقد مابين مشتري و سرويس‌ دهندگان صورت مي‌پذيرد و بجاي اعمال شيوه‌هاي مربوط به جريانهاي داده مجزا،‌ به كلاس‌هاي ارسالي جداگانه

اعمال مي‌گردد. اين ويژگي مناسب كاربردهاي وب مي‌باشد. همچنين معماري سرويس‌هاي تفكيك شده نسبت به سرويس‌هاي مجتمع بسيار انعطاف‌پذيرتر و ساده‌تر مي‌باشد و تنها پيچيدگي كار مربوط به طبقه‌بندي بر اساس كلاس ها است كه در يك مرحله در شبكه صورت مي‌گيرد
سرويس‌هاي تفكيك شده شيوه‌اي براي تضمين منابع مي‌باشند. كيفيت تضمين بستگي به تدارك صورت گرفته و چگونگي مديريت منابع دارد. كه البته تضمين دقيق اين كيفيت بسيار پيچيده بوده و تنها در تكنولوژي‌هاي نوين مانند AT M وجود دارد

طبقه بندی كاربران از لحاظ سطح استفاده آنان از اينترنت
دسته‌بندي اصلي در مورد استفاده كاربران در اينترنت مي‌توان بشکل زير در نظر گرفت:‌

- اطلاعات - سرگرمی - ارتباطات
-برنامه‌هاي كاربردي خاص - تجارت

1- اطلاعات:
براي كاربران عادي و حتي شركت هاي بزرگ كه نياز به اطلاعات و تحقيقات دارند اينترنت مي‌تواند منبعي تمام نشدني از اطلاعات باشد. حال چگونه مي‌توان اطلاعات را از اينترنت استخراج كرد:‌
- جستجو و گشت و گذار در وب - Download كردن فايل‌هاي داده
- دسترسي به محتواي از پيش تهيه شده - فيلتر نمودن اطلاعات با ابزار ويژه اينكار.
- Interface هاي آماده شده جهت جستجوهاي حرفه‌اي

براي مورد اول يعني گشت و گذار در وب تنها نياز يك كاربر يك ISP (سرويس دهنده) مي‌باشد كه از طريق آن به اينترنت اتصال يابد. بر طبق تئوری وي مي‌تواند به هر وب سايتي در هر كجا از جهان که باشد از طريق كانالها و چهارراه‌هاي ارتباطي اتصال پيدا كند. ولي در اينترنت اين امر همواره امكان‌پذير نيست و ممكن است بعلت بروز مشكلات موقت در بخش خاصي از اينترنت يا سربار موجود آمده در وب سايت اين ارتباط برقرار نشود.
اصلي‌ترين نياز از لحاظ Qos در مورد گشت و گذار در وب و Download كردن فايل‌هاي داده سرعت اتصال مي‌باشد .در صورتيكه اين سرعت پائين باشد جريان های ويدئويي و صوتي - گشت و گذار در وب و عمليات Download بسيار خسته کننده و پر خرج خواهد شد.

سؤال اساسي مطرح شده اين است كه سرعت و اطمينان مورد نياز چقدر است؟ تجربه به ما نشان داده كه در مصارف عادی تاخير تا ms 250 و نرخ فقدان بسته‌ها تا % 5 و در مورد كاربردهاي Realtime مثلا کاربرد های ويدئويي تاخير تا 250ms و فقدان تا 1% ايده‌آل مي‌باشد.در برترين سرويس دهنده ايالات متحده ميزان تاخير حدود 73ms و فقدان 0.9ms است.و در UUNET كه اكثر سايت‌هاي معروف به آن متصل مي‌باشند تاخير فوق 120ms می باشد و در کشور ما 540ms تاخير استاندارد ماهواره و حدود 300 تا 100 ميلي ثانيه تاخيرهای مربوط به Server و مراكز مخابراتي -PSTN باهم جمع شده و تاخيري در حدود 860ms بوجود مي‌آيد و نرخ فقدان نيز در حدود 7% تا 15% مي‌باشد كه فاصله بسيار زيادي از استاندارد تعريف شده دارد با اين وجود اندازه های تاخير 860ms و فقدان حدود 7% در كشور ما ايده‌آل بوده و كاربران احساس سرعت مي‌كنند. پس به اين جمع‌بندي مي‌رسيم كه سرعت امري نسبي بوده و تا حدي به ديدگاه كاربر بستگي دارد

2- فيلتر کردن داده ها:
سيستم فيلتر کردن داده ها براي استفاده از اينترنت خصوصا براي کاربراني که در استفاده از اينترنت پايبند به مسائل اخلاقي بوده و يا هنگام کار کردن با سرويس Email خود از SPAM ها و Email هاي ناخواسته رنج مي برند بسيار مفيد است.

3- سرگرمي :
در حال حاضر کانال هاي تلويزيوني , ويدئو , انواع موزيک, پيام رسان ها و انواع بازي هاي تحت وب جزء سرگرمي ها محسوب مي گردند. و بطور کلي نياز هاي مربوط به QoS در مورد سرگرمی خصوصا پهناي باند و تاخير و فقدان بسته ها نسبت به گشت و گذار معمولي در اينترنت بيشتر مي باشد.

4- ارتباطات :
در حال حاضر ارتباطات در قالب پيام رسان ها (Messengers) , گپ (Chat) و تلفن اينترنتي و غيره بستر بسيار مناسب و کم هزينه اي براي برقراري ارتباطات مختلف مي باشد. حتي شرکت هاي بسيار بزرگ براي کاهش هزينه هاي خود به اين روش ها روي آورده اند.

اکنون که با انواع استفاده از اينترنت و سرويس ها آشنا شديم بجاست که کاربران را به سه دسته اصلي تقسيم کنيم :

1- خانواده ها و استفاده کنندگان شخصي:
اين قشر از استفاده کنندگان معمولا براي عادي ترين کارهاي روزانه مانند خريد از اينترنت بهره می گيرند که البته در کشور ما ايران اغلب استفاده اين قشر شامل گشت وگذار در وب و برقراري ارتباطات مي شود.

2- شاغلان از طريق اينترنت (Teleworkers):
اينها کسانی هستند که براي نمونه در يک کشور کار و در کشور ديگري زندگي مي کنند مانند شاغلان در شرکت هاي چند مليتي و بورس هاي جهاني که تعداد آنها در کشور ما رو به رشد است.

3- شرکت ها:
اين قشر از کاربران براي ارتباطات , تبليغات , مصارف خاص اطلاعاتي و غيره از اينترنت سود مي برند. البته در ساير کشور ها شرکت ها خود به دسته کلی شرکت های تازه تاسيس و شرکت های دارای سابقه تقسيم می شوند که نيازها و سطح استفاده آنها از اينترنت متفاوت می باشد.

بخش دوم
کيفيت سرويس از ديدگاه کاربران
بررسی اجمالی پارامترهای مواثر در کيفيت از ديد کاربران اينترنت

پارامتر هاي کيفيت از ديدگاه کاربران به سه دسته کلي تقسيم مي شوند که در قسمت هاي بعدي به طور کامل به آنها مي پردازيم. اصولا بخشي از پارامترها بين کاربر تا ISP قرار دارند و برخي ديگر بين ISP تا Backboneجهاني اينترنت .دسته اول به پارامترهاي DownStream معروف مي باشندکه براي درک بهتر آنها لازم است ابتدا انواع روش هاي اتصال خصوصا درکشور ايران را بشناسيم:

1- اتصال DialUp از طريق PSTN :
در اين روش کاربران از طريق يک خط تلفن و يک دستگاه مودم به روش شماره گيري از طريق بستر مخابراتي PSTN که همان بستر برقراري ارتباطات عادی تلفن و مراکز مربوطه مخابراتي است, به مودم هاي متصل به سرور يک سرويس دهنده متصل مي شوند. عوامل مواثر در سرعت اتصال عبارتند از:
الف) توپولوژي مخابراتي واسط بين کاربر و ISP.
ب) تنظيمات و نرم افزار هاي بکار رفته در دو طرف.
ج) نوع مودم ها و ساير تجهيزات بکار رفته در سرورهای ISP و دستگاه کاربران.
د) تراکم خطوط ارتباطي ISP ها و نرم افزار هاي مربوط به کنترل و حسابرسي کاربران.

در حال حاضر سرعت ايده آل اتصال به سرورbpSec 33600 مي باشد. که معمولا به علت مشکلات مخابراتي (عامل اول در بالا) اگر کاربران و سرويس دهنده در يک مرکز مخابراتي و يا در مراکز مخابراتي همجوار نباشند اين سرعت کاهش يافته و به حدود bpSec 28800 مي رسد و علاوه بر اين نرخ فقدان بسته ها به شدت افزايش مي يابد. البته به تازگي برخي از سرويس دهندگان با نسب تجهيزات مخابراتي ويژه مانند سوئيچ هاي ديجيتالي در مراکز مخابراتي و استفاده از خطوط E1 اقدام به ارائه سرويس با سرعت KbpSec 56 نموده اند.


2- اتصال از طريق تکنولوژي ISDN :
در اين تکنولوژي کاربر در آن واحد مي تواند از يک کانال ارتباطي براي استفاده عادي از خط تلفن و يک کانالKbpSec 64 براي اتصال به اينترنت بهره گيرد و يا با استفاده از هر دو کانال با سرعت KbpSec 128 به اينترنت اتصال پيدا کند. البته با توجه به عدم نسب تجهيزات مربوطه در مراکز مخابراتي به صورت فراگير و پهناي باند بالاتر روش XDSL که در ادامه به توضيح آن خواهيم پرداخت , اين روش راه درازي تا فراگير شدن در کشور ما دارد.

3- تکنولوژي XDSL :
در اين تکنولوژي خطوط تلفن بين کاربر و سرويس دهنده به صورت اجاره اي (Leased) در مي آيند لذا براي برقراري ارتباط ديگر نيازي به شماره گيری نخواهد بود و از اين لحاظ هزينه ارتباطي نسبت به دو روش قبلي کاهش مي يابد.در اين روش از يک جفت مودم XDSL):HDSL و يا ADSL و غيره) استفاده مي شود که داده ها بصورت ديجيتالي بين کاربر و سرويس دهنده جابجا شده و در نتيجه سرعت اتصال حتي به MbpSec 2 مي رسد. البته در اين روش مسافت بين کاربر تا سرويس دهنده از عوامل محدود کننده در سرعت بوده و در صورت افزايش اين فاصله به بيش از چندين کيلومتر سرعت اتصال ازKbpSec 64 تجاوز نخواهد کرد.لازم به ذکر است به علت هزينه هاي بالا تنها شرکت ها و سازمان هاي بزرگ و خود سرويس دهندگان از اين روش براي ارتباط با اينترنت استفاده مي کنند.

4- ارتباط از طريق ماهواره:
در اين روش که اغلب ISP هاي بزرگ از آن استفاده مي کنند.از Set تجهيزات ارسال و دريافت و يا برای کاهش هزينه فقط براي دريافت از ماهواره استفاده شده و جهت ارسال از روش هاي ذکر شده در بالا استفاده مي گردد. معروفترين سرويس دهندگان ماهواره اي در کشور ما مانند KPN , Thiacom , Arabsat , Teleglobe و چندين شرکت بين المللي ديگر هستند که به علت عدم اتصال ايران به فيبرهاي نوري جهاني که پرسرعت ترين و مطمئن ترين راه اتصال مي باشد , بازار مناسبي را در ايران پيدا کرده اند . البته با توجه به تاخير زماني در حدود MSec 540 و هزينه بالا پهناي باندکه در اين تکنولوژي وجود دارد سرعت


استفاده از اينترنت در ايران بسيار پائين بوده و استفاده از برخي سرويس ها مانند کنفرانس هاي ويدئويي برای استفاده کنندگان عادی امکان پذير نيست.

در جدول زير چکيده اي از روش هاي اتصال و حداکثر پهناي باند هر تکنولوژي را آورده ايم.

حداکثر پهناي باند روش اتصال

MbpSec 2000 Fiber Optics
MbpSec 100 Fast Ethernet
MbpSec 45 T-3
MbpSec 45 Sattelite
MbpSec 34 E-3
MbpSec 10 Cable Modem
MbpSec 2 ADSL
KbpSec 128 ISDN
KbpSec 56 Standard Modem


دسته ديگر از عوامل مواثر در کيفيت به روش اتصال سرويس دهنده و Backbone جهاني مربوط است که به پارامترهاي Upstream مشهور مي باشند. اين پارامتر ها به عوامل متعددی مانند شبکه مورد استفاده براي برقراري ارتباط بين ماهواره سرويس دهنده و Backbone اينترنت - مثلا UUNET – و تراکم Backbone در ساعات استفاده و حجم کانال هاي ارتباطي و غيره بستگي دارد که پرداختن به جزئيات آنها از حوصله بحث ما خارج مي باشد.

پارامترهای مربوط به عملکرد (Performance)
اين پارامترها که عملکرد سرويس از لحاظ سرعت انواع پهناي باند و مسائل مربوط به تاخير را نشان می دهند به شکل زير ارائه شده است

پارامتر 1: حداکثر پهناي باند اتصال طبق تئوري
تعريف :
عبارت از ماکزيمم نرخ ارسال داده ها بر حسب کيلو بيت در ثانيه KbpSec بين کاربر و ISP مي باشد.
ملاحظات:
در روش DialUp مرسوم مقداري حداکثر برابر با KbpSec 56 دارد.


پارامتر 2: پهناي باند اتصال بدست آمده در عمل.
تعريف:
مقدار ميانگين نرخ ارسال يا دريافت داده ها است که در عمل بدست مي آيد.
ملاحظات:
سرعت فوق در روش DialUp در ابتداي برقراري ارتباط بر روي صفحه نمايشگر ظاهر شده و معمولا در ايران مقداري کمتر از bpSec 33600 دارد. نرخ تعداد کاربران به تعداد خطوط تلفن ISP نيز علاوه بر عوامل ذکر شده در قسمت قبلي در اين پارامتر مواثر است.

پارامتر 3: پهناي باند Download وUpload از اينترنت.
تعريف :
نرخ هاي دريافت و ارسال داده ها به اينترنت که بر حسب کيلو بايت در ثانيه KBpSec مي باشد.
ملاحظات:
پارامتر فوق براي سايت هاي مختلف در اينترنت متفاوت است .اين پارامتر علاوه بر پارمتر بالا ينعي پهناي باند اتصال بدست آمده در عمل به سرعت و شلوغی سايت مربوطه نيز بستگي دارد.براي مثال پارامتر فوق در مورد سايت Yahoo هنگامي که روش اتصال Dialup معمولي در نظر گرفته شود و پهناي باند بدست آمده در عمل bpSec 33600 باشد و نرخ پهناي باند به تعداد خطوط (کاربران همزمان) در ISP مورد نظر استاندارد باشد مقداري در حدود 3.8 تا 4.2 کيلو بايت در ثانيه براي دريافت و کمتر از 3 کيلو بايت در ثانيه براي ارسال خواهد بود (معمولا نرخ ارسال کمتر از نرخ دريافت است که خود اين مطلب می تواند دلايل بسياری مانند نامتقارن بودن سرويس هاي ماهواره ISP و غيره داشته باشد).

پارامتر 4: مقدارهاي تاخير , لرزش تاخير , و فقدان بسته ها.
Delay ,Delay Jitter & Packet Loss))
تعاريف و توضيحات مربوط به پارامترهاي فوق بطور کامل در بخش قبلي آمده اند.تنها نکته اي جديدی که در اينجا مطرح است منشاهای ايجاد پارامترهاي فوق مي باشد که قبلا به آنها اشاره نشده مانند تفاوت تاخير در خطوط تلفن ديجيتال و آنالوگ و يا تراکم موجود در شبکه داخلي ISP ها و شبکه هاي مخابراتي واسط و عوامل جزئي ديگر.

پارامترهای مربوط به اطمينان و پشتيباني (Reliability)

پارامتر های فوق که بيانگر ثبات و اطمينان و سهولت استفاده از سرويس ها هستند در قالب پارامتر های 5 تا 9 بشکل زير ارائه می گردد:
پارامتر 5: تعداد تلاش هاي صورت گرفته براي برقراري ارتباط با ISP.
تعريف:
مقدار متوسط تعداد تلاش هايي است که براي برقراري ارتباط با ISP بر حسب درصد موفقيت صورت مي گيرد.
ملاحظات:
معمولا اين پارامتر دو منشاء دارد .منشاء اول اشغال بودن خطوط تلفن ISP مي باشد که علت آن مي تواند عدم رعايت نرخ استاندارد تعداد کاربران فعال به خطوط تلفن ISP (مقدار استاندارد 8:1 تا 15:1 ) بوده و منشاء دوم بروز مشکلات مخابراتي در حين برقراري ارتباط (که خود اين عامل بعلت دلايل بسياري مانند داغ شدن مودم ها, ناهماهنگي مودم های در طرف , نرم افزارها و سخت افزارهاي بکار رفته در دو طرف و همچنين بروز اختلال در مراکز مخابراتي واسط و غيره پديد مي آيد.)

پارامتر 6: زمان اتصال.
تعريف:
مقدار متوسط زمان مورد نياز براي برقراري اتصال مي باشد.

ملاحظات:
در روش DialUp اين زمان برابر است زمان فشردن دکمه برقراري ارتباط توسط کاربر تا زمان ورود او به سيستم. اين پارامتر نيز به عوامل متعددي از جمله روش شماره گيري , نرم افزار کنترل و حسابرسي مربوط ISP , پروتکل برقرار کننده ارتباط (مانند V90. ) و ساير عوامل مواثر در پارامتر قبلي بستگی دارد.
پارامتر 7: نرخ قطع شدن ارتباط.
تعريف:
عبارت از مقدار متوسط زماني است که کاربر به سرورISP متصل مي ماند و به دلخواه خود ارتباط را قطع نمي کند.

ملاحظات:
قطع شدن سرويس به عوامل متعدد از جمله بروز مشکلات مخابراتي واسط و مشکلات در سيستم های داخلی سرويس دهنده , پر شدن حافظه دستگاه کابر و در نتيجه قطع ارتباط توسط

سيستم عامل دستگاه کاربر جهت کاهش بار حافظه و نوع مودم ها و تجهيزات بکار رفته در دو طرف و سياست ISP در قبال مدت زمان اتصال کاربران و عوامل جزئي ديگر بستگي دارد.

پارامتر 8: فرکانس از کار افتادن و مدت زمان از کار افتادگي ISP در ماه.
تعريف:
تعداد دفعه از کار افتادن سرويس هاي ISP در ماه و مدت زمان از کارافتادگي در هر بار.

ملاحظات:
اين مشکل بر اثر عواملي چون از کار افتادن خطوط تلفن ISP , بروز مشکلات مختلف در سيستم داخلي ISP و يا قطع موقت سرويس براي نصب سيستم هاي جديد , قطع ارتباط ISP با Backbone اينترنت و بسياري از عوامل ديگر روي مي دهد.

پارامتر 9: ثبات سرويس ارائه شده.
تعريف:
درصد ثبات کليه پارامترهاي مربوط به کيفيت سرويس.
البـته محاسبه پارامتر فوق نياز به يکسری کار آماری مانند محاسبه واريانس کليه پارامترهای اندازه گيری شده در طول يک ماه دارد که در نهايت ميانگين اعداد واريانس بدست آمده با ضرائب ارزشی مختلف در ضريب نهايي ضرب شده و درصد ثبات را به ما می دهد.

پارامتر 10: پشتيباني – خدمات پس از فروش –همخواني قيمت و کيفيت سرويس ها – سهولت برقراري ارتباط و کار با سيستم هاي ISP - اطمينان به نرم افزار حسابرسي کاربران – امنيت کابر و غيره

تعاريف:
الف- پشتيبانی : پارامتر فوق شامل روال پاسخگويي به مشکلات و نظرات و پيشنهادات کاربران می باشد که بر طبق استانداردهای مطرح شده در مراجع پاسخگويي 24 ساعته به منظور بر طرف کردن مشکلات کاربران حداقل پشتيبانی ارائه شده می باشد.
ب- خدمات پس از فروش: شامل آموزش , ارائه نرم افزار های کاربردی و غيره که می تواند بنابر سياست ها و سلايق سرويس دهندگان مختلف طيف وسيع و جذابي از خدمات را شامل گردد.
ج- همخوانی قيمت و کيفيت سرويس های ارائه شده : بهترين سرويس دهندگان آنهايي هستند که سطوح مختلف سرويس با کيفيت و قيمت متناسب برای اقشار گوناگون کاربران فراهم نمايند.
د- سهولت برقراری ارتباط و کار با سيستم های ISP : اين پارامتر عبارت است سهولت کار با سيستم های مختلف ISP مانند Mail Server و Cache Server و پشتيبانی نرم افزارهای فشرده سازی(Software Compression) برای افزايش سرعت کاربران و غيره.
ه- اطمينان به نرم افزار های حسابرسی اعم از عملکرد صحيح سيستم حسابرسی (Accounting& Billing) و همچنين امکان مشاهده اعتبار , ريز استفاده و تغيير کلمه عبور و ساير عمليات مرسوم.
و- امنيت کاربر: بدين معنی که Hacker ها کلمه عبور کاربر را به سهولت پيدا نکرده و اطلاعات رد و بذل شده توسط کاربر محرمانه و غير قابل مشاهده باشد.

ملاحظات:
معمولا اين پارامترها از روي فرم هاي نظرخواهي پر شده توسط کاربران اندازه گيري مي شود.

فصل دوم

مقدمه:
Quality of service (QOS) به قابليت يك شبكه براي ارائه سرويس بهتر براي ترافيك شبكه انتخابي با تكنولوژي هاي مختلف اشاره مي كند كه شامل frame relay ،مدل انتقال آسنكرون (ATM)،اترنت و شبكه هاي802.1 ، SONETو شبكه هاي مسيريابي شده IP كه مي تواند در همه يا يكي از تكنولوژي هاي ذكر شده استفاده شود .
هدف اصلي از QOSفراهم كردن اولويت شامل پهناي باند اختصاص داده شده ،لرزش كنترل شده و ركود (مورد نياز در ترافيك هاي بلادرنگ و موثر بر هم ) و اصلاح صفات اختصاصي از دست رفته مي باشد .
همچنين مهم اين است كه مطمئن شويم ارايه اولويت براي يك يا تعدادي جريان باعث از دست رفتن اولويت جريان هاي ديگر نمي شود.
تكنولوژي QOSبلاك هاي ساخته شده اصلي را كه براي تقاضاهاي شغلي آينده در فضاي WAN، و شبكه هاي فراهم آورنده سرويس استفاده مي شود را فراهم مي كند .
اين پروژه پيرامون كيفيت و مزيت هاي QOS كه به وسيله Cisco IOS QOS فراهم آورده شده مي باشد.
نكته:
يك جريان مي تواند يك تعداد از روش ها تعريف شود .يك روش معمول به تركيبي از آدرس هاي مبدا و مقصد ،تعداد سوكت هاي مبدا و مقصد و شناسه هاي جلسه اشاره مي كند.همچنين مي تواند به طور وسيع براي هر بسته از يك تقاضاي معين يا يك واسط ورودي تعريف شود .ابزارهاي شناسايي اخير اجازه مي دهند كه شناسايي يك جريان به دقت انجام شود .( براي مثال ، نوع MIME يا URL در يك پاكت HTTP ).در اين پروژه ، Flowيا جريان مي تواند به همه يا يكي از اين معاني اشاره داشته باشد .
نرم افزار Cisco IOS QOS شبكه هاي پيچيده را قادر مي سازد براي كنترل كردن و به طئر پيشگويانه يك تنوع از درخواست هاي شبكه شده و انواع ترافيك را سرويس دهي مي كند.
تقريبا هر شبكه اي مزيتي از QOS را براي بالا بردن بازده دارا مي باشد . اين شبكه مي تواند يك شبكه شركتي كوچك يا ارايه دهنده سرويس اينترنت يا شبكه سرمايه گذاري باشد .
اهداف پروژه :
• معرفي مفهوم QOS
• تعريف ابزارهاي QOS
• مطرح كردن قابليت هاي ابزارهاي QOS
• مطرح كردن مثال هايي از كاربرد ابزارهاي QOS
نرم افزار Cisco IOS QOS داراي مزيت هاي زير مي باشد :
• كنترل بر منابع :شما بر اينكه كدام منبع مورد استفاده است كنترل خواهيد داشت .(پهناي باند ،تجهيزات ، وسايل شبكه گسترده و غيره ). براي مثال ،شما مي توانيد پهناي باند تلف شده در يك پيوند back bone (ستون فقرات )را به وسيله انتقال دهنده هاي FTP محدود كنيد يا اولويت را به دسترسي يك پايگاه داده مهم بدهيد .
• استفاده كارآمدتر از منابع شبكه : با استفاده از مديريت تحليل شبكه Cisco و ابزارهاي محاسبه ،شما مي توانيد بفهميد كه شبكه شما براي چه استفاده شده است و انكه شما در حال سرويس به مهمترين ترافيك شغلي هستيد .
• سرويس مناسب :ارايه كنترل و نماياني به وسيله QOS ، ارايه دهندگان سرويس اينترنت را قادر مي سازد تا به دقت درجات مناسب براي تشخيص سرويس به مشتري هاي ديگر را عرضه كنند .
• هم زيستي تقاضاهاي وظايف بحراني : تكنولوژي Cisco IOS معين مي كند كه شبكه WAN شما به طوركارآمد به وسيله تقاضاهاي وظايف بحراني استفاده شده است كه براي شغل شما مهمتر هستندكه پهناي باند و كمترين تاخيربراي چند رسانه اي ها و صدا هاي حساس به زمان استفاده شده است و اينكه تقاضاهاي ديگر براي اينكه سرويس عادلانه داشته باشند از اتصالات استفاده مي كنند ،بدون اينكه با ترافيك وظايف بحراني تداخل داشته باشند .
• پايه اي براي يك شبكه كامل درآاينده : اجراي تكنولوژي Cisco IOS در شبكه شما در حال حاضر اولين قدم خوب به سمت شبكه چند رسانه اي تماما كامل در آينده نزديك مي باشند .

مفهوم QOS
اساسا ، QOS به شما اين توان را ميدهد كه سرويس بهتري براي جريان هاي معين ارايه دهيد .اين كار به دو روش انجام مي شود : بالا بردن اولويت يك جريان يا محدود كردن اولويت جريان هاي ديگر . وقتي كه در حال استفاده از ابزارهاي مديريت تراكم هستيد ع شما سعي ميكنيد اولويت يك جريان را به وسيله صف بندي و سرويس دهي صف ها به روش هاي مختلف بالا ببريد .
ابزارهاي مديريت صف كه براي اجتناب از تراكم استفاده مي شود اولويت رت به وسيله پايين آوردن جريان هاي با اولويت پايين تر قبل از جريان هاي با اولويت بالاتر بالا مي برد .

سياست گذاري و قالب بندي اولويت يك جريان را بهوسيله محدود كردن توان عملياتي ديگر جريان ها فراهم مي كند ،ابزارهاي بازدهي پيوند جريان هاي بزرگتر را براي نمايش مزيت بر جريان هاي كوچك تر محدود مي كنند .

Cisco IOS QOS يك جعبه ابزار مي باشد و بسياري از ابزار ها نتايج يكساني را مي توانند انجام دهند .
از يك قياس ساده چنين بر مي آيدكه براي محكم كردن يك پيچ نياز به موارد زير مي باشد :

شما مي توانيد براي محكم كردن يك پيچ از انبردست يا آچار استفاده كنيد . هر دوي اينها اثرات يكساني دارند ، اما ابزار هاي متفاوتي مي باشند . اين موضوع مشابه ابزراهاي QOS مي باشد . شما نتايج يكساني به دست خواهيد آورد كه مي تواند با استفاده كردن از ابزار هاي مختلف QOS انجام شده باشد . اينكه از كدام ابزار استفاده مي كنيد بستگي به ترافيك دارد . شما هيچ گاه يك وسيله را بدون اينكه بشناسيد يا بدون اينكه بدانيد چه كاري را انجام مي دهيد انتخاب نمي كنيد ، اگر شما بخواهيد يك ميخ را بكوبيد پيچ گوشتي را انتخاب نمي كنيد .

از ابزار هاي QOS مي توان براي سبك كردن مشكلات تراكم زياد كمك گرفت .اگر چه بيشتر اوقات ، ترافيك خيلي زياد براي پهناي باند به وجود مي آيد . در اين حالت ،QOS صرفا يك باند پيچي مي باشد . يك قياس ساده ريختن شربت قند داخل بطري مي باشد شربت قند از يك ظرف به ظرف ديگر ريخته مي شود يا اينكه مي توان از يك لوله استفاده كرد .اگر اندازه ي مقدار ريخته شده از اندازه ي لوله بيشتر باشد ، شربت قند هدر مي رود . اگر چه شما مي توانيد از يك قيف براي گرفتن شربت قند ريخته شده اضافه بر اندازه لوله استفاده كنيد . اين امر به شما اجازه مي دهد تا مقدار بيشتري از اندازه لوله را بريزيد ، تا زماني كه هنوز شربت قند هدر نرفته باشد ، اگر چه ظرف سرانجام پر مي شود و قيف سرريز ميكند .

معماري پايه QOS
معماري پايه سه قطعه براي اجراي QOS را معرفي مي كند .(به شكل 1 نگاه كنيد .)
• شناساييQOS و علامت گذاري تكنيك ها براي متناسب كردن QOS انتها به انتها
(end-to-end) بين عناصر شبكه .
• QOS داخل عناصر يك شبكه منفرد ( براي مثال ، صف بندي ، فهرست بندي ، و ابزارهاي قالب بندي ترافيك )
• سياست گذار ي/مديريت توابع محاسبه QOS براي كنترل و اداره كردن ترافيك انتها به انتها در سرتاسر شبكه .
Figure 1 A Basic QoS Implementation Has Three Main Components

علامت گذاري و شناسايي QOS
شناسايي و علامت گذاري در ميان دسته بندي و رزرو كردن انجام مي شود .
دسته بندي ( طبقه بندي )

براي ارايه سرويس ممتاز به يك نوع ترافيك ، اولا بايد شناسايي شده باشد . دوما اينكه بسته را علامت گذاري بكنيم يا خير ؟ اين دو وظيفه ، دسته بندي را تكميل مي كند . وقتي كه بسته اي شناسايي شده باشد اما علامت گذاري نشده باشد ، دسته بندي بر اساس يك پرش (per-hop) ناميده مي شود . اين زماني اتفاق مي افتد كه دسته بندي فقط به وسيله اي كه در آن است مربوط مي باشد و به روتر بعدي منتقل نمي شود .اين كار با صف اولويت (PQ) و صف سفارشي (CQ) انجام مي شود . وقتي كه بسته هاي علامت گذاري شده براي شبكه گسترده استفاده مي سود ، بيت هاي تقدم IP مي توانند مرتب شوند . ( بخش " تقدم IP: سيگنال بندي QOS شناسايي شده " را نگاه كنيد ).روش هاي معمول براي شناسايي جريان ها شامل ليست هاي كنترل دسترسي (ACL)، مسير يابي بر پايه سياست گذاري ،سرعت دسترسي كميته شده (CAR) و شناسايي شبكه بر اساس درخواست ها (NBAR) مي باشد .

QOS داخل عناصر يك شبكه منفرد
ابزارهاي مديريت تراكم ، مديريت صف ، تاثير يك پيوند و قالب بندي / سياست گذاري ، QOS را در عناصر يك شبكه منفرد ارائه مي دهد .
مديريت تراكم

به خاطر طبيعت مناسب در ترافيك داده / صوت / تصوير ، اغلب اوقات مقدار ترافيك از سرعت يك پيوند تجاوز مي كند . در اين حالت ، روتر چه كاري انجام مي دهد ؟ آيا روترها ترافيك را در يك صف جداگانه بافر مي كنند و اولين بسته را به صورت اولين بسته ي خروجي منتقل مي كنند ؟ و يا اينكه بسته ها را در صف هاي مختلف قرار داده و بيشتر به صف هاي معيني سرويس مي دهند ؟ ابزار هاي مديريت تراكم به اين سؤالات پاسخ مي دهند .
ابزارها شامل صف بندي اولويت (PQ) ، صف بندي سفارشي (CQ) ، صف بندي عادلانه ي موزون (WFQ) و صف بندي عادلانه ي موزون بر اساس كلاس (CBWFQ) مي باشند .

مديريت صف
به دليل اينكه صف ها اندازه ي بينهايت ندارند ، ممكن است پر شوند و سرريز كنند . وقتي كه يك صف پر مي شود ،بسته هاي اضافي نمي توانند داخل صف بروند و ممكن است بيرون بيفتند 
اين بسته يك دنباله افتاده است . اين جرياني با دنباله هاي افتاده مي باشد كه روتر نمي تواند از بيرون افتادن آنها جلوگيري كند .( حتي اگر بسته اي با اولويت بالا باشد .) بنابراين يك مكانيسم براي انجام دو كار لازم است :
1.سعي كنيد مطمئن شويد كه صف پر نشده است ع به طوري كه خانه اي براي بسته هاي با اولويت بالا وجود دارد .
2. تعدادي جستجوي ضوابط ، براي بسته هاي افتاده كه اولويت پايين تري دارند قبل از افتادن بسته هاي با اولويت بالاتر قرار دهيد .
كشف تصادفي به هنگام بسته هاي موزون(WRED) هر دوي اين مكانيسم ها را ارائه مي دهد .
بازده پيوند
بسياري مواقع پيوندهاي با سرعت پايين يك جريان براي بسته هاي كوچك تر معرفي مي كنند . به عنوان مثال تاخير سريالي 1500بايتي بر روي يك پيوندkbps 56 حدود 214 ميلي ثانيه مي باشد . اگر يك بسته صوتي پشت يك بسته بزرگ باشد ،بودجه تاخير براي صوت حتي قبل از اينكه از روتر بگذرد هم تجاوز خواهد كرد . قطعه قطعه كردن و جداسازي پيوند ، به اين بسته بزرگ اجازه مي دهد كه به داخل بسته هاي كوچك تر به وسيله جدا شدن توسط بسته صوتي قطعه قطعه شود .

اين جايگذاري مثل قطعه بندي مهم است ، هيچ دليلي براي قطعه بندي كردن بسته و قرار دادن بسته صوتي پشت همه بسته هاي قطعه قطعه شده وجود ندارد .
نكته :

تاخير سريالي زماني است كه براي گذاشتن يك بسته در پيوند صرف مي شود ، براي مثال داده شده ، اين مكانيسم اجرا مي شود :
اندازه بسته : 1500 بايت *8 بيت = 12000بيت .
سرعت خط : 56000 بيت در ثانيه .

نتيجه : 12000 بيت / 56000 بيت در ثانيه = 214 ميلي ثانيه .
مزيت ديگر حذف بيت هاي روي هم رفته ي خيلي زياد مي باشد .براي مثال سرآيند(هدر) هاي RTP يك سرآيند 40 بايتي دارند .با يك بار مفيد كوچك 20 بايتي ، روي هم رفتگي مي تواند دو برابر بار مفيد در بعضي حالت ها باشد . تراكم سرآيند RTP (همچنين سرآيند بلادرنگ فشرده شده ناميده مي شود .) سرآيند را به اندازه اي كه بيشتر قابل اداره كردن باشد ،كاهش مي دهد .
سياست گذاري و قالب بندي ترافيك

قالب بندي براي خلق يك جريان ترافيك، كه در پتانسيل پهناي باند پر در جريان ها محدود مي شود ، استفاده شده است. اين ابزار بيشتر اوقات براي جلوگيري از سرريز مشكلات كه در مقدمه نام برده شد ، استفاده شده است . براي مثال ، بسياري از توپولوژي هاي شبكه از Frame Relay در طرح توپي و پره استفاده مي كنند . در اين حالت ، سايت مركزي به طور نرمال يك پيوند با پهناي باند بالا دارد ( مثل (T1 ،
در صورتي كه بقيه سايت ها در مقايسه يك پيوند با پهناي باند پايين دارند .(مثلاkbps 384 )

در اين حالت ممكن است ، ترافيك از سايت مركزي به پيوندهاي با پهناي باند پايين در ديگر انتهاي شبكه سرريز كند . قالب بندي يك روش كامل براي قرار دادن ترافيك نزديك تر بهkbps 384 براي جلوگيري از سرريز به پيوندهاي باقيمانده مي باشد .ترافيك ابلاتر از سرعت پيكربندي شده براي عبور ديرتر بافر شده است تا سرعتي كه با آن پيكر بندي شده نگه داشته شود .
سياست گذاري شبيه قالب بندي مي باشد ، اما در يك روش خيلي مهم تفاوت دارند : ترافيكي كه از سرعت پيكربندي شده تجاوز مي كند بافر نشده است. ( و به طور نرمال دور انداخته شده است. )

نكته :
ابزار سياست گذاري QOS براي مرتب كردن و ارزيابي سياست هاي QOS و اهداف آن كمك مي كند.
يك متدولوژي معمول شامل گام هاي نشان داده شده مي باشد :
گام 1.شروع كردن خط شبكه با وسايلي مثل پراب هاي RMON مي باشد . اين كار به تعيين مشخصه هاي ترافيك در شبكه كمك مي كند . همچنين ، كاربردهاي مورد هدف براي QOS بايد شروع شده باشد .( معمولا بر حسب زمان پاسخ )

گام 2. گسترش دادن تكنيك هاي QOS زماني كه مشخصه هاي ترافيك فراهم آورده شده و كاربردها براي QOS افزوده شده ، هدف قرار گرفته است .
گام 3. ارزيابي كردن نتيجه به وسيله تست كردن پاسخ براي كاربردهاي مورد هدف براي ديدن اينكه آيا اهداف QOS برآورده شده است ؟
براي راحت كردن گسترش ، شما مي توانيد "مدير سياست گذاري كيفيت سرويس Cisco (QPM)" و
"مدير وسايل كيفيت سرويس(QDM) " را ببينيد . براي تحقيق سطوح سرويس ، شما مي توانيد "مانيتور نمايش دهنده شبكه اينترنت Cisco (IPM)" را ببينيد .
شما بايد به هر تغييري در محيط شبكه رسيدگي كنيد ،QOS يك گسترش يكباره نيست بلكه در حال پيشرفت است،و بخش ضروري در طرح شبكه مي باشد .
سطوح QOSانتها به انتها

سطوح سرويس به توانايي هاي واقعي QOS انتها به انتها اشاره مي كند ، تعيين توانايي يك شبكه در ارائه سرويس ،براي ترافيك ويژه شبكه از انتها به انتها يا لبه به لبه نياز مي شود .سرويس ها در سطح شدت QOS با يكديگر فرق دارند ، كه اين توضيح مي دهد كه چگونه به طور محكم سرويس مي تواند به وسيله پهناي باند ويژه ، تاخير ، لرزش و ويژگي هاي از دست رفته محدود شود .

سه سطح پايه از QOS انتها به انتها مي توند در سر تا سر يك شبكه ناهمگن فراهم شود ، كه در شكل 2 نشان داده شده است :
• سرويس بهترين تلاش : كه فقدان QOS نيز ناميده مي شود . سرويس بهترين تلاش اتصال پايه بدون گارانتي مي باشد . اين سرويس بهترين توصيف براي صف FIFO مي باشد كه در آن هيچ تفاوتي ميان جريان ها وجود ندارد .

• سرويس فرق گذارنده ( QOS نرم نيز ناميده مي شود .) : اغلب در مقابل ترافيك بهتر از بقيه رفتار كرده است . ( رسيدگي سريع تر ، پهناي باند متوسط بيشتر و از دست رفتن كمتر ميانگين سرعت ). اين يك برتري آماري مي باشد ، نه يك ضمانت محكم و صريح . اين سرويس به وسيله دسته بندي ترافيك و استفاده از ابزارهاي QOS مانند PQ ،CQ ،WFQ و WRED ارائه شده است . ( همه اين موارد پيش از اين در اين پروژه بحث شده است .)
• سرويس گارانتي شده(QOS سخت نيز ناميده مي شود ) : اين يك سرويس قطعي وكامل از منابع شبكه براي ترافيم ويژه مي باشد . اين سرويس توسط ابزارهاي RSVP's QOS و CBWFQ ارائه شده است .(پيش از اين بحث شده است .)
Figure 2 The Three Levels of End-to-End QoS Are Best-Effort Service, Differentiated Service, and Guaranteed Service

تصميم گيري درباره ي اينكه كدام نوع سرويس براي گسترش شبكه مناسب است ، به چندين عامل بستگي دارد :
1. تقاضاها يا مشكلاتي كه مشتريان سعي مي كنند آنها را حل كنند .هر كدام از سه نوع سرويس براي كاربردهاي معيني مناسب مي باشد . اين موضوع برداشت نمي شود كه يك مشتري بايد به سرويس فرق گذارنده و سپس سرويس گارانتي شده كوچ داده شود . (اگر چه سرانجام اغلب اين اتفاق مي افتد .)يك سرويس فرق گذارنده _يا حتي سرويس بهترين تلاش _ بسته به نيازمندي هاي تقاضاي مشتري ممكن است مناسب باشند .
2. سرعتي كه هر كدام از مشتري ها مي توانند به طور كاربري زير بنا هايشان را بهبود بخشند . يك مسير بهبود طبيعي از تكنولوژي وجود دارد كه براي ارائه سرويس فرق گذارنده نياز مي شودتا اينكه به ارائه سرويس گارانتي شده نياز شود ، كه يك مجموعه بزرگ از چيزهايي كه نياز مي شود،براي سرويس فرق گذارنده است .

3. ارزش انجام يا گسترش سرويس گارانتي شده ، احتمالا بيشتر از سرويس فرق گذارنده است .

دسته بندي / شناسايي جريان ها
براي ارائه اولويت به جريان هاي معين ، جريان بايد اولا شناسايي شود و (اگر مايل بوديم ) علامت گذاري شود . اين دو وظيفه به طور معمول فقط دسته بندي ناميده مي شود .به طور سنتي ، شناسايي با استفاده از ليست هاي كنترل دسترسي (ACL) انجام شده است . ACL ترافيك را براي ابزارهاي مديريت تراكم مثل PQ وCQ شناسايي مي كند .به خاطر اين CQ و PQ در روترها بر يك پايه پرش به پرش (hop-to hop) جا داده مي شود .( يعني ، جانشيني اولويت براي QOS فقط به روتر وابسته است و با پرش كوچك (hop) به روترهاي ديگر در شبكه منتقل نمي شود .) شناسايي بسته ها فقط در يك روتر به تنهايي انجام مي شود . در اين موارد دسته بندي CBWFQ فقط در يك روتر مي باشد . اين كار به وسيله جايگذاري بيت هاي تقدم IP مقابله شده است .

ويژگي هايي مانند مسيريابي بر اساس سياست گذاري (خط مشي )و سرعت دسترسي كميته بندي شده مي تواند براي مرتب كردن اولويت بر اساس دسته بندي ليست دسترسي توسعه داده شده ، استفاده
مي شود .اين ويژگي ها انعطاف پذيري قابل توجهي براي انتقال تقدم به وجود مي آورد ، كه شامل واگذاري به وسيله كاربرد و زير شبكه مبدا و مقصد و غيره مي باشد .
به طور نمونه اين امر به طور وابسته ، نزديك به لبه شبكه گسترده شده است .(يا حوزه اجرايي ) بنابراين هر عنصر شبكه بعدي مي تواند سرويس براساس سياست گذاري معين را ارائه دهد . شناسايي تقاضا براساس شبكه (NBAR) براي شناسايي ترافيك به روش درشت تر استفاده شده است . براي مثال URL در يك بسته HTTP مي تواند شناسايي شود . بسته يك بار شناسايي مي شود ،و مي تواند با يك جايگذاري تقدم علامت گذاري شود .