اقرأ في هذا المقال
- ما هو تأخير الشبكة
- أساسيات التأخير في شبكات الحاسوب Networks Delay
- مبدأ عمل التأخير في شبكات الحاسوب
- أنواع التأخير في شبكات Delay
عندما يتواصل جهازين مع بعضهما البعض باستخدام شبكة تبديل الحزمة يستغرق الأمر قدراً معيناً من الوقت لتوليد المعلومات بواسطة أحد الأجهزة، والانتقال إلى الجهاز الآخر واستلامها بواسطة الجهاز الثاني ويُطلق على الوقت الإجمالي الذي يستغرقه هذا الجزء من المعلومات، والمعروف باسم الحزمة للانتقال من طرف إلى طرف وتأخير الشبكة.
ما هو تأخير الشبكة
تأخير الشبكة: هو أحد العناصر الأساسية التي لا يمكن تجاهلها ببساطة عند وجود موضوع “الشبكات” في مجتمع الكمبيوتر أو الاتصالات، وعندما نستخدم شبكات الحاسوب فإنّه يكون هناك تأخر لجزء من الثواني في الوصول إلى الأشياء عبر الإنترنت، ويُعرف هذا التأخير باسم تأخير الشبكة، وهو المدة التي تستغرقها وحدات محددة من البيانات للانتقال عبر الشبكة من مضيف واحد، ويُعرف أيضاً باسم المرسل أو المصدر أو نقطة النهاية أو نظام النهاية إلى آخر الوجهة.
أساسيات التأخير في شبكات الحاسوب Networks Delay
هناك نوع آخر من شبكات الاتصالات يسمى شبكة تبديل الدارات، وفي شبكة بتبديل الدارات يعتبر تأخير الشبكة هو فقط وقت السفر من جهاز إلى آخر باستثناء أوقات الإخراج والسحب، وشبكة الكمبيوتر النموذجية هي شبكة تبديل الحزمة وبالتالي عند الحديث عن شبكات الكمبيوتر فإنّ تأخير الشبكة يأخذ في الاعتبار جميع هذه التأخيرات الثلاثة، وتسمى بشكل رسمي تأخير الإرسال أو التسلسل وتأخير الانتشار وتأخير المعالجة.
تقدم بعض أجهزة الشبكة مثل أجهزة التوجيه والمحولات أيضاً أنواعاً إضافية من التأخيرات في الشبكة وعلى سبيل المثال تأخيرات الانتظار في قائمة الانتظار، كما يتم تضمين هذه التأخيرات الإضافية في حالة حدوثها في إجمالي وقت تأخير الشبكة، وفي مجال شبكات الكمبيوتر وهندسة الشبكات يُعد تأخير الشبكة أحد الاعتبارات المهمة.
يمكن أن يتسبب التأخير المتفاوت والمفرط في حدوث آثار جانبية غير مرغوب فيها مثل ارتعاش الحزم والحزم المفقودة، كما يؤدي اختلاف تأخير الحزمة أو الارتعاش إلى حدوث مشكلات مثل المكالمات الهاتفية المشوشة وتشغيل الفيديو المهتز، كما يمكن أن يؤدي فقد الحزمة إلى انقطاع المكالمات الهاتفية وأوقات تنزيل أطول واسترداد بطيء لصفحة الويب.
مبدأ عمل التأخير في شبكات الحاسوب
يمكن أن يحدث تأخير الشبكة بسبب العديد من الأشياء بما في ذلك التصميم غير المناسب للشبكة والخصائص الطبيعية للوسائط المختلفة، وحركة مرور الشبكة المفرطة وتعطل الأجهزة أو سوء تكوينها، كما يسعى مصممو الشبكات إلى تقليل أسباب التأخير، ويستخدمون أدوات مساعدة وأدوات مثل “ping” و”traceroute” واختبار الكابلات وبرامج تحليل الشبكة لاستكشاف الأخطاء التي تحدث فيها مشكلات التأخير وما قد يسببها.
تسمح معظم أنظمة التشغيل للشخص باختبار التأخير عن طريق إصدار أوامر “ping” أو “traceroute” من موجه الأوامر، ومع استمرار نمو الشبكات من حيث السرعة والسعة يصبح من المهم بشكل متزايد فهم المدة التي تستغرقها المعلومات للانتقال من نقطة إلى أخرى وأين تحدث التأخيرات، كما يتم خلط المعلومات التي تنتقل عبر الشبكات معاً من مصادر متعددة ويتم فصلها عدة مرات أثناء انتقالها.
يتم خلط وفصل المكالمات الهاتفية وصفحات الويب والتنزيلات والعديد من أنواع حركة المرور الأخرى بشكل متكرر، وإذا لم يتم الاحتفاظ بتأخير الشبكة إلى الحد الأدنى فقد يتم فقدان المزيد من المعلومات بشكل متزايد أثناء النقل مع زيادة أحمال الشبكة وحدوث الازدحام، وعادةً ما تكون تأخيرات الشبكة صغيرة وعلى سبيل المثال يبلغ التأخير من طرف إلى طرف لشبكة عبر البلاد حوالي “30 مللي ثانية”.
ومع ذلك يمكن أن تضيع الحزم في الشبكة، كما يجب أن يتحقق برنامج الاتصالات الموثوقة من الخسائر ويقوم بإعادة الإرسال، وفي حالة الحاجة إلى إعادة الإرسال تتم مضاعفة التأخير الإجمالي على الأقل أي تتم إضافة وقت آخر ذهاباً وإياباً لطلب إعادة الإرسال والاستجابة، وبالنسبة لبروتوكولات نقل البيانات الموثوقة ذات السرعة العالية يمكن أن يكون التأثير أكبر.
أنواع التأخير في شبكات Delay
تعني التأخيرات الوقت الذي تتم فيه معالجة حزمة معينة، وهناك الأنواع التالية من حالات التأخير في شبكات الكمبيوتر:
أولاً: تأخير الإرسال
تأخير الإرسال: هو الوقت المستغرق لإرسال حزمة من المضيف إلى وسيط الإرسال يسمى تأخير الإرسال.
وعلى سبيل المثال إذا كان عرض النطاق الترددي “1 بت في الثانية” ويمكن إرسال كل بت واحد ثانية إلى وسيط الإرسال وكان حجم البيانات “20 بت” فإنّ تأخير الإرسال هو إذا في ثانية واحدة، يمكن إرسال “1 بت” ولإرسال “20 بت” ستكون هناك حاجة إلى “20 ثانية”، ولنفترض أنّ “B bps” هو عرض النطاق الترددي و”L bit” هي حجم البيانات ثم يكون تأخير الإرسال، فإنّ:
Tt = L / B
ويعتمد هذا التأخير على العوامل التالية:
- إذا كانت هناك جلسات نشطة متعددة، فسيصبح التأخير كبيراً.
- زيادة عرض النطاق الترددي يقلل من تأخير الإرسال.
- يؤثر بروتوكول “MAC” إلى حد كبير على التأخير في حالة مشاركة الارتباط بين أجهزة متعددة.
- يتضمن إرسال حزمة واستلامها تبديل السياق في نظام التشغيل، والذي يستغرق وقتاً محدوداً.
ملاحظة:“MAC” هي اختصار لـ “Media Access Control”.
ثانياً: تأخير الانتشار
بعد إرسال الحزمة إلى وسيط الإرسال يجب أن تمر عبر الوسيط للوصول إلى الوجهة ومن ثم فإن الوقت الذي تستغرقه آخر بتة من الحزمة للوصول إلى الوجهة يسمى تأخير الانتشار، والعوامل المؤثرة على تأخير الانتشار:
- المسافة، حيث يستغرق الوصول إلى الوجهة مزيدًا من الوقت إذا كانت مسافة الوسيط أطول.
- السرعة، حيث إذا كانت سرعة (سرعة) الإشارة أعلى، فسيتم استقبال الحزمة بشكل أسرع و”Tp = المسافة / السرعة”.
ثالثاً: تأخير الانتظار
دع الوجهة تستقبل الحزمة ولن تتم معالجة الحزمة بواسطة الوجهة على الفور، حيث يجب أن تنتظر في قائمة انتظار في شيء يسمى المخزن المؤقت، لذا فإنّ مقدار الوقت الذي ينتظره في قائمة الانتظار قبل معالجته يسمى تأخير الانتظار في قائمة الانتظار، وبشكل عام لا يمكن حساب تأخير الانتظار لأنّه لا يكون هناك ملك أي صيغة لذلك، كما يعتمد هذا التأخير على العوامل التالية:
- إذا كان حجم قائمة الانتظار كبيراً، فسيكون التأخير في قائمة الانتظار كبيراً.
- إذا كانت قائمة الانتظار فارغة، فسيكون هناك تأخير أقل أو لا يوجد تأخير.
- في حالة وصول المزيد من الحزم في فترة زمنية قصيرة أو عدم وجود فاصل زمني، فسيكون تأخير الانتظار كبيراً.
- كلما قل عدد الخوادم أو الروابط زاد التأخير في قائمة الانتظار.
رابعاً: تأخير المعالجة
يستغرق المعالج وقتاً لمعالجة حزمة البيانات، وهو الوقت الذي تحتاجه أجهزة التوجيه الوسيطة لتحديد مكان إعادة توجيه الحزمة وتحديث “TTL” وإجراء حسابات المجموع الاختباري للرأس، كما أنّه لا يحتوي على أي صيغة لأنّه يعتمد على سرعة المعالج وتختلف سرعة المعالج من كمبيوتر إلى آخر، كما يعتمد هذا التأخير على سرعة المعالج.
ملاحظة: لا توجد أي صيغة لكل من تأخير الانتظار وتأخير المعالجة لأنّهما يعتمدان على سرعة المعالج.
