بخشی از مقاله
چکیده
در شبکههای مبتنی بر نام داده - NDN - 1 بسته ها به جای آدرس منبع یا مقصد نام دادهها را با خود حمل میکنند. این تغییر الگو یک فرآیند ارسال جدید در شبکه را معرفی می کند که در آن مصرف کنندگان داده بسته های تمایل2 خود را می فرستند و مسیریاب ها آنها را ارسال نموده و وضعیت تمامی بسته های تمایل در حال انتظار را نگه داری می کنند تا سپس برای برگرداندن بسته های داده به دست مصرف کننده آن از آنها استفاده نمایند.
نگه داری وضعیت حالت انتظار همراه با تبادل دو طرفه بسته تمایل و داده، مسیریاب های NDN را قادر میسازد تا درحین فرآیند ارسال مشکلات شبکه را سریع تشخیص دهند و دوباره چند مسیر جایگزین را امتحان کنند. در این مقاله طرح اصلی فرآیند ارسال شرح داده می شود و عملکرد تحویل داده آن تحت شرایط نامطلوب مورد ارزیابی قرار میگیرد و همچنین عملکرد NDN با روشهای مبتنی بر IP نیز مقایسه میشود. نتایج نشان داده اند که این نحوه فرآیند ارسال می تواند با موفقیت از خرابی خطها اجتناب نماید.
-1 مقدمه
طراحی معماری یک شبکه، شکل و نحوه مکانیزم ارسال آن را معین می سازد. شبکه های IP امروزه تحویل بسته ها را در دو مرحله انجام میدهند. در مرحله مسیریابی، مسیریاب ها با یکدیگر به روز رسانیهای مسیرها را تبادل می کنند و برای ساختن جدولهای ارسال - 1 - FIB بهترن مسیرها را انتخاب می کنند. در مرحله ارسال، مسیریاب ها بسته ها را دقیقا مطابق با FIB ارسال می کنند.
بنابراین مسیریابی این شبکه ها تطبیق پذیر و حالت کامل میباشد، در حالی که فرآیند ارسال آنها بدون حالت بوده و هیچ قابلیت تطبیق پذیری ندارد. این روش مسیریابی هوشمندانه و ارسال غیرهوشمندانه، مسئولیت تحویل دادن قوی داده را به تنهایی برعهده سیستم مسیریابی قرار داده است. در نتیجه مرحله مسیریابی شبکه های IP همواره به عنوان مرحله کنترل و مرحله ارسال به عنوان مرحله داده نیز تلقی میشوند.
در معماری شبکههای NDN بسته ها به جای آدرس منبع یا مقصد نام دادهها را حمل میکنند. مصرف کنندگان داده بدون مشخص کردن اینکه داده کجا قرار گرفته است، بستههای تمایل را در قالبهای نام داده دلخواه خود بیان میکنند. مسیریابها از طریق بازیابی دادههایی که درمنبع ذخیره خود یا درانبارهای داده میانی یا توسط تولید کننده اصلی داده بوسیله امضاهای رمزنگاری مرزبندی شدهاند، بستههای تمایل را برآورد میکنند.
مرحله ارسال در شبکه NDN به یک فرآیند دو مرحلهای شکافته میشود: ابتدا مصرف کنندگان بستههای تمایل را میفرستند، سپس بستههای داده در همان مسیر در جهت عکس برگردانده میشوند و مسیریابها حالت بستههای تمایل در حال انتظار را به منظور راهنما برای برگرداندن داده نگهداری میکنند.
واضح است که مزایای استراتژی ارسال در NDN شامل تحویل داده چند پخشی و انبار دادههای ساخته شده در داخل شبکه است. یکی دیگر از مزایای بسیار مهم آن که کمتر مشهود است قابلیت ارسال تطبیق پذیر آن است که از طریق نگه داشتن حالتهای بستهها در مسیریابها مهیا میشود. با ثبت بستههای تمایل در حال انتظار و مشاهده برگشت بستههای داده، هر مسیریاب NDN میتواند عملکرد تحویل بسته ها - زمان رفت و برگشت و توان عملیاتی - را اندازه گیری کند، مشکلاتی که منجر به از دست رفتن بستهها می شود - خرابی لینک ها یا ازدحام - را تشخیص دهد و از چند مسیرمتفاوت برای کنار گذاشتن مناطق مشکل ساز استفاده نماید. با داشتن چنین استراتژی هوشمندانه و تطبیق پذیر ارسال، مکانیزم مسیریابی دریک شبکه NDN تنها نیاز به انتشار تغییرات بلند مدت در توپولوژی و سیاست های شبکه دارد، بدون اینکه بخواهد درگیر تغییرات شدید کوتاه مدت شود.
هدف اصلی در این مقاله توصیف فضای طراحی شده و شناسایی مسائل حیاتی از طریق گسترش طرح اولیه استراتژی ارسال شبکه NDN و ارزیابی عملکرد تحویل داده آن تحت شرایط نامطلوب است. در ابتدا یک طرح منسجم از روند فرآیند ارسال شبکه NDN پیشنهاد میشودکه شامل مکانیزمهای ویژه برای مسیریابها است تا بتوانند عملکرد تحویل دادهها را پیگیری کنند، بار شبکه را کنترل نمایند و مسیرهای جایگزین را نیز امتحان کنند. همچنین مکانیزم جدید پیام NACK معرفی میشود که مسیریابهای NDN را قادر میسازد تا سریعتر کار کنند و بهبودی از مشکلات شبکه را خبر دهند. در ادامه با استفاده از شبیه سازی عملکرد این طراحی از لحاظ مقاومت آن در برابر خرابی خطها ارزیابی میشود.
- 1-1 ادبیات و پیشینه
تا کنون پژوهشهای گوناگونی در زمینه شبکههای NDN انجام شدهاست.
در NDN مصرف کنندگان با ارسال بستههای تمایل، داده های مورد نظر خود را بوسیله نامشان بدست می آورند. از آنجایی که پیامهای تمایل فاقد آدرس مبدا و مقصد هستند مسیریاب ها باید بر اساس نامی که در پیامها قرار دارد آنها را ارسال کنند. به این ترتیب برای فراهم آوردن توانایی مسیریابی بر مبنای نام بسته ها در NDN ، - , Wang et al - 2012 پروتکل OSPF1 را به منظور توزیع پیشوند های اسمی و محاسبه مسیرها بر مبنای این پیشوند های اسمی گسترش داده است.
همچنین زمانی که مسیریاب های NDN بسته های تمایل را ارسال می کنند برای اینکه بتوانند بسته داده را به سوی مصرف کننده به عقب برگردانند یک وضعیت اطلاعاتی را نیز برای آن راه اندازی می کنند. این وضعیت مسیر یاب ها را قادر می سازد تا برای هر پیشوند اسمی بدون اینکه حلقه ای ایجادشود چندین مسیر را جست و جو کنند. برای پشتیبانی کامل قابلیت ارسال به چند مسیر، برای این پروتکل در صورت امکان محاسبه چندین مسیر برای پیشوندهای اسمی مشابه سودمند خواهد بود. هدف - Wang et al , 2012 - طراحی پروتکل مسیریابی است که این ویژگی ها را پشتیبانی نماید.
هر بسته در NDN دارای نام یکتا بوده و از این ویژگی برای گرفتن تصمیمات ارسال آن استفاده می شود. روش های ارسال در NDN به طور قابل ملاحظهای از روش های ارسال در IP متفاوت است، یعنی ارسال در NDN بر اساس طول و نام متغیر و دارای سطح خواندن و نوشتن داده است. طراحی و ارزیابی یک معماری مقیاس پذیر ارسال بر روی یک نود NDN از جمله تلاشهای عمدهای است که در زمینه پژوهشهای NDN قابل انجام است. در - , Yuan et al - 2012 با تمرکز بر روی مدل ارسال بستههای NDN مفهوم ، مسائل و اصول معماری مقیاس پذیز ارسال در NDN عنوان شده است.
در اینجا جست و جوی سریع نام از عملکرد های ضروری در مرحله ارسال است. - , Yuan et al - 2012 سه مسئله کلیدی را برای طراحی معماری مقیاس پذیر ارسال NDN سناشایی کرده است: - 1 تطبیق دقیق رشتهها همراه با به روز رسانی سریع، - 2 طولانی ترین تطبیق پیشوند برای طول متغیر و نامحدود نام و - 3امکان تعمیر و نگه داری جریان های گسترده. - Yuan et al , 2012 - همچنین پنج اصول طراحی مرحله ارسال را برای بدست آوردن توان عملیاتی 1گیگا بیت بر ثانیه در اجرای نرم افزاری و10گیگا بیت بر ثانیه شتاب سخت افزاری نشان داده است.
