اقرأ في هذا المقال
- ما هو التوجيه العشوائي
- أساسيات التوجيه العشوائي
- ما هي بروتوكولات التوجيه العشوائية
- استخدامات التوجيه العشوائي
- مبدأ عمل التوجيه العشوائي
في طريقة التوجيه العشوائي “random routing” تُرسل الحزم مضيفاً عن طريق مضيف أو عقدة بواسطة عقدة إلى أحد جيرانها بشكل عشوائي، وهذه طريقة قوية للغاية يتم تنفيذها عادةً عن طريق إرسال الحزم إلى الرابط الأقل في قائمة الانتظار.
ما هو التوجيه العشوائي
التوجيه العشوائي: هو أسلوب أو توجيه بسيط وقوي ولديه أيضاً بعض التحسينات على الفيضانات مثل “Flooding”، حيث ينتج عنه تحميل مروري خاضع للرقابة ويتم اختيار الارتباط الصادر بطريقة عشوائية بعد إزالة الارتباط الوارد.
أساسيات التوجيه العشوائي
إذا كانت الاحتمالات المحتملة لاختيار أي رابط هي نفسها، فإنّ ذلك يرقى إلى اختيار الرابط الصادر بأسلوب “round-robin”، ولتعيين الاحتمالات لكل ارتباط صادر واختيار ارتباط بناءً على تلك الاحتمالات، كما يمكن تحديد الاحتمالات بناءً على معدل البيانات، وفي هذه الحالة يكون:
Pi = Ri / ∑jRi
حيث أنّ “Pi” هي احتمال اختيار الارتباط “i” و”Ri” هي معدل بيانات الارتباط “ith”، كما لا يحتاج كل من الإغراق والتوجيه العشوائي إلى أي معلومات حول الشبكة، وفي حالة التوجيه العشوائي قد لا يكون المسار الفعلي هو المسار الأدنى أو الأقل تكلفة.
تتمثل الدوافع التجارية الأساسية للتوجيه في توفير توفر تطبيقات في كل مكان وآمن وجاهز والوصول إلى الويب للموظفين، كما يجب أن يتم ذلك بتكلفة إجمالية للملكية “TCO” تكون ميسورة التكلفة ومبررة في ضوء أهداف الشركة ومبادراتها، وعند استخدامها بشكل صحيح كجزء من أساس الشبكة يمكن لأجهزة التوجيه المساعدة في تحسين توافر التطبيقات وتحسين إنتاجية الموظفين.
وكذلك تعزيز استجابة العملاء وولائهم وتحفيز القدرة التنافسية للشركة والوقت اللازم للتسويق، كما يمكن أن تساعد أجهزة التوجيه أيضاً في التغلب على قيود الجغرافيا، وبين الشركات الصغيرة والمتوسطة وعملائها وشركائها ومورديها ويمكنهم التخفيف من قيود سلوك العمل المرتبطة بمواقع المكاتب الفعلية.
تقوم أجهزة التوجيه بوظيفتين أساسيتين فهي تحدد مساراُ بين الشبكات وتقوم بنقل حزم المعلومات بأمان عبر هذا المسار باتجاه الوجهة المقصودة، وبذلك فإنّهم يعتمدون على بروتوكولات التوجيه والخوارزميات، وتم تصميم هذه الخوارزميات لرسم المسارات باستخدام معايير مثل الإنتاجية والتأخير والبساطة والحمل المنخفض والموثوقية أو الاستقرار والمرونة.
يتم إنشاء جداول المسارات المتاحة وشروطها بحيث تتمكن أجهزة التوجيه من استخدام أكثر المسارات فعالية لكل عملية إرسال، وتشبه هذه العملية الخرائط التي أنشأتها نوادي السيارات والتي تُظهر للسائقين، حيث تجري أعمال الطرق حتى يتمكنوا من تجنب مناطق الازدحام المحتملة، وعند تلقي حزمة على جهاز توجيه يفتحها جهاز التوجيه وينظر إلى عنوان وجهة الشبكة ثم يحسب الخطوة التالية في المسار الأفضل أو الأقل تكلفة إلى الوجهة.
ويتم قياس القفزة بمرور الحزمة عبر جهاز توجيه، وعلى سبيل المثال إذا كانت الحزمة تمر عبر ثلاثة أجهزة توجيه فإنّها تستخدم ثلاث قفزات للوصول إلى وجهتها، ويُعد تحقيق تكلفة منخفضة باستخدام التوجيه أمراً مهماً بشكل خاص لأنّ عرض النطاق الترددي لشبكة “WAN” يعد مكلفاً.
- “TCO” هي اختصار لـ “Total Cost of Ownership”.
- “WAN” هي اختصار لـ “Wide Area Network”.
ما هي بروتوكولات التوجيه العشوائية
تقوم بروتوكولات التوجيه العشوائية في شبكات الاستشعار بإعادة توجيه الحزم إلى جيران تم اختيارهم عشوائياً، وهذه الحزم عبارة عن وكلاء تحمل معلومات حول الأحداث أو استفسارات تسعى للحصول على هذه المعلومات، كما تستمد احتمالية أن تزور الحزمة عقدة معينة في خطوة معينة بالإضافة إلى احتمال التقاء العوامل، والاستعلامات ضمن عدد محدد من القفزات في عقدة معينة في شبكة استشعار ثنائية الأبعاد قائمة على الشبكة.
يتم توضيح فائدة النموذج من خلال تحديد معلمات البروتوكول لتحسين أداء بروتوكول توجيه الشائعات في ظل قيود مختلفة، وعلى سبيل المثال لتقييم عدد الاستعلامات والوكلاء لتعظيم احتمالية الالتقاء بكمية معينة من الطاقة، كما تُستخدم محاكاة “مونت كارلو” للتحقق من صحة النموذج والحل الدقيق للنموذج المغلق المقدم على عكس النماذج الحالية التي تعتمد على السلوك المقارب، وينطبق أيضاً على الشبكات الصغيرة والمتوسطة الحجم.
يتم توفير حد أعلى للحالة التي لا يتم فيها إرسال الحزمة مرة أخرى إلى عقدة إعادة التوجيه الفوري الخاصة بها، وتشير نتائج المحاكاة إلى أنّ النموذج هو تقريب جيد حتى للمصفوفات المتناثرة مع “75%” من العقد، كما يمكن استخدام النموذج لتعيين المعلمات وتحسين أداء عدة فئات من بروتوكولات التوجيه العشوائية.
استخدامات التوجيه العشوائي
في “DSM” وتكنولوجيا النانومتر سيكون هناك المزيد والمزيد من أنواع الأخطاء الجديدة والتي يصعب التنبؤ بها وتجنبها، ويُعد تطبيق خوارزميات تحمل الأخطاء لتحقيق اتصال موثوق به على الشريحة أحد أهم مشكلات “NoC”، وخوارزميات الاتصال الرئيسية المتسامحة مع الخطأ على الرقاقة تقترح خوارزمية توجيه جديدة مع التغذية الراجعة من طرف إلى طرف، كما يتم مقارنة متوسط زمن انتقال الإرسال واستهلاك الطاقة والموثوقية بتقنيات أخرى.
كما إنّ الخوارزمية لها زمن انتقال أقل واستهلاك أقل للطاقة مقارنةً بالآخرين ويمكن أن توفر موثوقية عالية، وبسبب ديناميكيات الشبكة في الشبكات ذاتية التنظيم يزداد جهد اكتشاف الموارد، ولاكتشاف كائنات في شبكة نظير إلى نظير غير منظمة يعتمد الأقران على الأساليب التقليدية مثل الفيضانات والتوجيه العشوائي وطرق إعادة التوجيه الاحتمالية.
ومع عدم كفاية المعرفة بالمسارات يضطر الأقران إلى إغراق رسالة الاستعلام ممّا يؤدي إلى إنشاء حركة مرور لا تصدق على الشبكة والتكاليف العامة، كما تم تنفيذ العديد من الأعمال السابقة المبنية على السير العشوائي في شبكة سلكية، وفي هذا السياق كان التوجيه العشوائي أفضل من الفيضان ولكن في ظل نهج التوجيه العشوائي “MANET” كان سلوكه مختلفاً ممّا أدى إلى زيادة الحمل، ونظراً لفشل الارتباط المتكرر الناتج عن التنقل.
والتطبيقات اللامركزية القائمة على الحوسبة من نظير إلى نظير هي أفضل المرشحين للتشغيل عبر هذه الشبكة الديناميكية، كما تمت معالجة قضايا اكتشاف خدمة “P2P” في الشبكات السلكية بشكل جيد في العديد من الأعمال السابقة، وتقيّم أداء بروتوكول اكتشاف الموارد المستند إلى التوجيه العشوائي عبر شبكة “Adhoc” المتنقلة “MP2P” من “P2P” والمخطط المحسّن ليناسب “MANET”.
كما يقلل من عبء الشبكة ويقلل من استهلاك طاقة البطارية ويقلل من تأخير الاستعلام مع توفير معدل نجاح جيد على حد سواء، كما تم التحقق من صحة البروتوكول من خلال عمليات محاكاة واسعة النطاق “NS-2″، وأنّه بديل عن الخطط الحالية لسيناريو شبكة المحمول الديناميكية للغاية.
- “NoC” هي اختصار لـ “Network-on-Chip”.
- “DSM” هي اختصار لـ “distributed shared memory”.
- “MP2P” هي اختصار لـ “Multi Point to Point”.
- “MANET” هي اختصار لـ “mobile ad hoc network”.
- “P2P” هي اختصار لـ “peer-to-peer”.
مبدأ عمل التوجيه العشوائي
تشير أجهزة التوجيه إلى جداول التوجيه الداخلية لاتخاذ قرارات حول كيفية توجيه الحزم على طول مسارات الشبكة، ويخزن جدول التوجيه المسارات التي يجب أن تسلكها الحزم للانتقال إلى كل وجهة يكون جهاز التوجيه مسؤولاً عنها، فمثلاً في جداول مواعيد القطارات والتي يستشيرها ركاب القطار ليقرروا القطار الذي يجب أن يلحقوا به، وجداول التوجيه من هذا القبيل ولكن لمسارات الشبكة بدلاً من القطارات، وتعمل أجهزة التوجيه بالطريقة التالية:
- عندما يستقبل جهاز التوجيه حزمة، فإنه يقرأ رؤوس الحزمة لمعرفة وجهتها المقصودة.
- ثم تحدد مكان توجيه الحزمة بناءً على المعلومات الواردة في جداول التوجيه الخاصة بها.
- تقوم أجهزة التوجيه بهذا ملايين المرات في الثانية بملايين الحزم.
- عندما تنتقل الحزمة إلى وجهتها قد يتم توجيهها عدة مرات بواسطة أجهزة توجيه مختلفة.
- يمكن أن تكون جداول التوجيه إمّا ثابتة أو ديناميكية، وجداول التوجيه الثابتة لا تتغير.
- يقوم مسؤول الشبكة بإعداد جداول التوجيه الثابتة يدوياً.
- وهذا يحدد بشكل أساسي المسارات التي تستعملها حزم البيانات عبر الشبكة، ما لم يقم المسؤول بتحديث الجداول يدوياً.
