اقرأ في هذا المقال
- ما هو مخطط البيانات
- ميزات شبكات مخطط البيانات
- أساسيات إعادة توجيه مخطط البيانات
- إعادة توجيه مخطط البيانات عبر التبديل عبر الإنترنت عديم الحالة
في أنظمة الاتصالات غير المتصلة يشير مخطط البيانات إلى أصغر وحدة يتم من خلالها نقل البيانات، كما أنّ العملاء والخوادم الذين يتواصلون عبر قناة موثوقة، مثل مقبس “TCP” لديهم قناة مخصصة من نقطة إلى نقطة فيما بينهم أو على الأقل وهم واحد، وللتواصل يقومون بإنشاء اتصال ونقل البيانات ثم إغلاق الاتصال، كما يتم استلام كافة البيانات المرسلة عبر القناة بنفس الترتيب الذي تم إرسالها به وهذا مضمون من قبل القناة.
ما هو مخطط البيانات
مخطط البيانات: هي حزم بيانات تحتوي على معلومات رأس كافية بحيث يمكن توجيهها بشكل فردي بواسطة جميع أجهزة تبديل الشبكة الوسيطة إلى الوجهة، وتسمى هذه الشبكات شبكات مخطط البيانات، حيث يحدث الاتصال عبر مخططات البيانات وكانت موجودة في شبكات تبديل الحزم.
في المقابل ترسل التطبيقات التي تتواصل عبر مخططات البيانات وتستقبل حزماً مستقلة تماماً من المعلومات، حيث لا يمتلك هؤلاء العملاء والخوادم ولا يحتاجون إلى قناة مخصصة من نقطة إلى نقطة كما تسليم مخططات البيانات إلى وجهاتهم غير مضمون ولا ترتيب وصولهم.
- “TCP” هي اختصار لـ “Transmission Control Protocol”.
ميزات شبكات مخطط البيانات
- يتم تبديل مخطط البيانات في طبقة الشبكة لنظام الاتصالات.
- في شبكات مخطط البيانات، يتم توجيه كل حزمة بيانات أو مخطط بيانات بشكل مستقل عن المصدر إلى المكان حتى لو كانت تنتمي إلى نفس الرسالة، كما تتعامل الشبكة مع الحزمة كما لو كانت موجودة بمفردها.
- نظراً لأنّه يتم التعامل مع مخططات البيانات كوحدات مستقلة لم يتم إصلاح أي مسار مخصص لنقل البيانات.
- يتم توجيه كل مخطط بيانات بواسطة أجهزة التوجيه الوسيطة باستخدام جداول التوجيه المتغيرة ديناميكياً، لذلك قد تتبع حزمتان متتاليتان من المصدر مسارات منفصلة تماماً للوصول إلى الوجهة.
- في هذه الشبكات لا يتم إجراء تخصيص مسبق للموارد للحزم الفردية، وهذا يعني أنّه لا توجد موارد مثل المخازن المؤقتة والمعالجات وعرض النطاق الترددي وما إلى ذلك محفوظة قبل بدء الاتصال.
- في شبكات مخططات البيانات يتم تخصيص الموارد عند الطلب على أساس أولاً يصل أولاً يخدم “FCFS”، وعندما تصل الحزمة إلى جهاز توجيه، يجب أن تنتظر الحزمة إذا كانت هناك حزم أخرى تتم معالجتها وبغض النظر عن مصدرها أو وجهتها.
- يتم توجيه اتصال مخطط البيانات بشكل عام بواسطة بروتوكول مخطط بيانات المستخدم “UDP“.
ملاحظة: “FCFS” هي اختصار لـ “First come, first served”.
ملاحظة:“UDP” هي اختصار لـ “User datagram protocol”.
أساسيات إعادة توجيه مخطط البيانات
في نموذج إعادة توجيه مخطط البيانات الخاص بتسليم الحزم تحتوي رؤوس الحزمة على عنوان وجهة حيث أنّ الأمر متروك للمفاتيح، أو أجهزة التوجيه المتداخلة للنظر في هذا العنوان والحصول على الحزمة إلى الوجهة الصحيحة.
وفي إعادة توجيه مخطط البيانات يتم تحقيق ذلك من خلال تزويد كل محول بجدول إعادة توجيه لأزواج “الوجهة التالية”، حيث عندما تصل الحزمة يبحث المحول عن عنوان الوجهة أي المفترض أنّه فريد عالمياً في جدول إعادة التوجيه الخاص به، ويعثر على معلومات “next_hop:” أي عنوان الجوار المباشر الذي أو الواجهة التي يجب إعادة توجيه الحزمة إليها من أجل إحضارها خطوة واحدة أقرب إلى وجهتها النهائية.
وقيمة “next_hop” في جدول إعادة التوجيه هي إدخال واحد وكل مفتاح مسؤول عن خطوة واحدة فقط في مسار الحزمة، ومع ذلك إذا كان كل شيء على ما يرام فستكون شبكة المفاتيح قادرة على توصيل الحزمة وقفزة واحدة في كل مرة إلى وجهتها النهائية.
ولا يجب أن تتوافق إدخالات “الوجهة” في جدول إعادة التوجيه تماماً مع عناوين وجهة الحزمة على الرغم من أنّها تفعل ذلك وهي تفعل ذلك من أجل إعادة توجيه مخطط بيانات “Ethernet“، ومع ذلك بالنسبة لتوجيه “IP” سوف تتوافق إدخالات “الوجهة” في الجدول مع بادئات عناوين “IP” وهذا يؤدي إلى توفير كبير في المساحة.
والشرط الأساسي هو أنّ المحول يمكنه إجراء عملية بحث باستخدام جدول إعادة التوجيه الخاص به وعنوان الوجهة في الحزمة القادمة لتحديد الخطوة التالية، كما يُسمح أحياناً بإعادة توجيه مخطط البيانات باستخدام معلومات أخرى خارج عنوان الوجهة، وكما يمكن إجراء توجيه “IP” استناداً إلى عنوان الوجهة وبعض معلومات جودة الخدمة.
وممّا يسمح على سبيل المثال بتوجيه مختلف إلى نفس الوجهة لحركة مرور البيانات المجمّعة ذات النطاق الترددي العالي ولحركة المرور في الوقت الحقيقي بزمن انتقال منخفض، ومن الناحية العملية يتجاهل معظم مزودي خدمة الإنترنت “ISPs” معلومات جودة الخدمة التي يوفرها المستخدم في عنوان “IP”، إلّا بموجب اتفاقية مرتبة مسبقاً ويعتمد المسار فقط على الوجهة.
كما يُطلق على أجهزة التبديل التي تعمل على طبقة “LAN” وحزم إعادة التوجيه استناداً إلى عنوان “LAN” أي رموز التبديل أو الجسور، بينما تعمل هذه الأجهزة في طبقة “IP” وإعادة التوجيه على عنوان “IP” تسمى أجهزة التوجيه، ويتم استخدام إعادة توجيه مخطط البيانات بواسطة محولات “Ethernet” وأجهزة توجيه “IP”، على الرغم من أنّ الوجهات في جداول إعادة توجيه “Ethernet” عبارة عن عقد فردية بينما الوجهات في أجهزة توجيه “IP” عبارة عن شبكات كاملة أي مجموعات من العقد.
يتم استخدام مخطط البيانات بشكل أساسي للاتصالات اللاسلكية وهو مستقل بذاته مع عناوين المصدر والوجهة المكتوبة في الرأس، وهي تشبه الحزمة وهي عبارة عن جزء صغير من البيانات يتم إرساله عبر بروتوكول غير متصل، لكنّ مخطط البيانات لا يمكنه التعامل مع اتصالات البيانات السابقة أو اللاحقة.
تقود الأجهزة الوسيطة وعلى سبيل المثال أجهزة التوجيه مخطط بيانات تلقائياً إلى وجهة الشبكة النهائية لكل عنوان محدد للرأس، أي مخطط البيانات لا يتبع مسار إرسال محدد مسبقاً وبالتالي لا يحتاج جهاز التوجيه إلى معلومات المسار السابقة، وبالإضافة إلى ذلك يتم تسهيل تسليم مخطط البيانات الناجح من خلال برنامج تطبيقات الجهة الخارجية للنظام الوجهة، كما يدعم مخطط البيانات “65.535 بايت” كحد أقصى في المرة الواحدة وبالتالي فهي كمية صغيرة جداً من البيانات.
- “IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.
- “LAN” هي اختصار لـ “local area network”.
- “ISP” هي اختصار لـ “Internet service provider”.
إعادة توجيه مخطط البيانات عبر التبديل عبر الإنترنت عديم الحالة
يحقق تبديل الدائرة الافتراضية أداءً عالياً في إعادة التوجيه من خلال الجمع بين مسار إعادة توجيه إطار الجهاز وحالة اتصال طبقة الارتباط المخزنة في كل مفتاح على طول دائرة افتراضية، كما يمكن تحقيق نتيجة مماثلة عند إعادة توجيه مخططات البيانات عبر الشبكة البينية عن طريق فك اقتران إعادة التوجيه من التوجيه خطوة بخطوة.
يتم تحقيق هذا الفصل عن طريق استخدام بروتوكول طبقة شبكة متخصص لالتفاف مخطط بيانات بروتوكول طبقة شبكة آخر بمسار مصدر مشتق من خلال استشارة جداول التوجيه خطوة بخطوة، وتؤدي إعادة اشتقاق مسارات المصدر هذه بشكل دوري إلى تحقيق القدرة على التكيف اللازمة للحفاظ على التوافق مع توجيه مخطط البيانات غير المتصل.
كما يتم توجيه المصدر كبديل لبروتوكولات تبديل الحالة الموزعة لإعادة توجيه حركة مرور “IP” وكما أنّ توجيه مخططات البيانات خطوة بخطوة يمثل عقبة كبيرة في الأداء؛ لأنّ مسار إعادة توجيه البيانات ليس مجرد وظيفة من وظائف الأجهزة.
