ما هي مشاكل بروتوكول TCP وحلولها في الشبكات

أصبح “TCP” المعيار الفعلي المستخدم في معظم التطبيقات بدءًا من الجلسات التفاعلية مثل “Telnet” و”HTTP” إلى نقل البيانات المجمعة مثل “FTP“، كما تم تصميم “TCP” في الأساس للشبكات السلكية وفي شبكة سلكية يكون معدل الخطأ العشوائي في البتات، وهو خاصية أكثر وضوحاً في الشبكة اللاسلكية والازدحام هو السبب الرئيسي لفقدان الحزمة.

ما هي مشاكل بروتوكول TCP

أولاً: متلازمة النافذة البسيطة “Silly window syndrome TCP”

متلازمة النافذة البسيطة “Silly window syndrome TCP”: هي مشكلة تنشأ في التحكم في تدفق “TCP“، وفي هذا يتقلص حجم نافذة المرسل إلى قيمة منخفضة للغاية نظراً لأنّ البيانات التي يتم إرسالها في كل رحلة أصغر حتى من رأس “TCP”، وبسبب بروتوكول “TCP” يصبح غير فعال للغاية.

• “TCP” هي اختصار لـ “Transmission Control Protocol”.

• “FTP” هي اختصار لـ “File Transfer Protocol”.

• “HTTP” هي اختصار لـ “Hypertext Transfer Protocol”.

أسباب حدوث متلازمة النافذة البسيطة “Silly window syndrome TCP”

• ينتج التطبيق الذي يحتاج إلى إرسال البيانات كمية قصيرة من البيانات “1 بايت” مراراً وتكراراً ويتم تنفيذ بروتوكول “TCP” بطريقة ترسل البيانات بمجرد استلامها.

• الحل لذلك هو الاحتفاظ بمخزن مؤقت في نهاية المرسل وتخزين البيانات فيه أثناء إنشائه وبعد إنشاء بيانات كافية أو الوصول إلى حد زمني وعادةً ما يكون وقت الذهاب والإياب، ثم سيتم نقل حزمة البيانات التالية وهذا ما يسمى خوارزمية “Nagle”.

• يمكن أن يكون السبب الآخر هو أن المتلقي يمكنه معالجة كميات قليلة جداً من البيانات لذا استمر في إرسال التحديثات لتقليل حجم النافذة إلى المرسل.

• الحل لهذا هو أنّ المتلقي يجب ألّا يرسل تحديثات إلى المرسل لتقليل حجم النافذة إلى ما بعد حد معين.

• يجب أن تنتظر بعض الوقت المحدد حتى يتوفر بها مساحة مناسبة ثم ترسل التحديث لحجم النافذة، وهذا ما يسمى بخوارزمية كلارك.

ثانياً: إدارة نافذة الازدحام TCP Congestion Control

إدارة نافذة الازدحام: هي طريقة لتغيير حجم نافذة المرسل بناءً على حركة مرور الشبكة، كما يتم ضبط حجم النافذة مبدئياً على “1” ثم يتم زيادتها بناءً على المراحل.

مراحل إدارة نافذة الازدحام

1- بداية بطيئة

في هذه المرحلة يتم زيادة حجم النافذة بشكل كبير، أي أنّ حجم النافذة يتضاعف لكل “RTT” وتستمر هذه المرحلة حتى يتم الوصول إلى حجم نافذة العتبة.

• “RTT” هي اختصار لـ “Round-trip time”.

2- تجنب الازدحام

في هذه المرحلة يتم زيادة حجم النافذة بشكل إضافي أي يتم زيادة حجم النافذة بمقدار “1” لكل “RTT” ويستمر حتى يتم اكتشاف الازدحام.

3- كشف الازدحام

يحدث عند اكتشاف الازدحام أي استاءت الحزمة، ويمكن أن يكون راجعاً إلى أحد السببين التالين:

• المهلة، وفي هذه الحالة يتم خفض القيمة إلى نصف حجم النافذة الحالية ويتم تقليل حجم النافذة إلى “1” ومرة ​​أخرى تبدأ المرحلة “1”.

• تكرار الإقرار، وفي هذه الحالة يتم تقليل الحد إلى نصف حجم النافذة الحالية ويتم تقليل حجم النافذة إلى قيمة الحد ومرة ​​أخرى تبدأ المرحلة الثانية.

أساسيات مشاكل بروتوكول TCP

يوفر الإنترنت منصة لتبادل المعلومات بسرعة وفي الوقت المناسب بين مجموعة متباينة من العملاء والخوادم، وتم تصميم “TCP” و”IP” بشكل منفصل وبروتوكولات مرتبطة بشكل وثيق تحدد قواعد الاتصال بين المضيفين النهائيين، وهي مجموعة البروتوكولات الأكثر استخداماً لنقل البيانات في الإنترنت ويهيمن مزيج “TCP / IP” على الاتصالات الحالية، وفي مختلف الشبكات من العمود الفقري السلكي إلى الشبكة غير المتجانسة نظرًا لبساطتها وموثوقيتها الملحوظة.

تتطلب التطبيقات اللاسلكية الناشئة وخاصة خدمات الوسائط المتعددة عالية السرعة وظهور اتصالات “IP” اللاسلكية المنقولة عبر الإنترنت، إجراء معايرة وتحسينات أو تعديلات متطورة لمجموعة البروتوكولات هذه لتحسين الأداء، واستنادًا إلى أنّ خسائر الحزمة هي إشارات لازدحام الشبكة فإنّ التحكم في الازدحام الإضافي المضاعف يقلل من التحكم في الازدحام لبروتوكول “TCP” القياسي يصل إلى الحالة المستقرة، ممّا يعكس كفاءة البروتوكول من حيث الإنتاجية واستخدام الارتباط.

قد تساهم عوامل مثل ارتفاع معدل الخطأ في البتات “BER” وخصائص القناة غير المستقرة وتنقل المستخدم في فقدان الحزم، وأظهرت العديد من الدراسات أنّ معيار “TCP” غير المعدل يؤدي أداءً ضعيفاً في بيئة لاسلكية بسبب عدم قدرته على التمييز بين خسائر الحزم الناتجة عن ازدحام الشبكة وبين تلك المنسوبة إلى أخطاء الإرسال.

على الرغم من أنّ ديناميكيات أداء “TCP” عبر الشبكات التقليدية مفهومة جيداً نسبياً إلّا أنّ مجتمع البحث بدأ فقط في استكشاف آثار أداء “TCP” على بيئة الشبكات الناشئة والمستقبلية، وتتميز بيئة الشبكات الناشئة بالعديد من الميزات الجديدة التي لها آثار عميقة على الأداء للتطبيقات القائمة على بروتوكول “TCP”.

السمتان اللافتتان للشبكات المستقبلية هما اللاسلكي والتنقل، وقد تتغير التقنيات الفعلية التي تدعم الاتصالات اللاسلكية والمتنقلة بمرور الوقت، ولكن من المقبول الآن أن تكون الاتصالات اللاسلكية والتنقل جزءًًا من معظم الاتصالات المستقبلية، وظاهرة أخرى مثيرة للاهتمام لوحظت مع بعض حلول الميل الأخير الناشئة مثل مودم الكابل و”ADSL” وهي سلوك الشبكة غير المتماثل في الوصلات الصاعدة والهابطة كما يمكن ملاحظة عدم التناسق في مقاييس مثل عرض النطاق الترددي أو معدل الخسارة.

ونظراً لأنّ “TCP” يتدفق في كلا الاتجاهين يمكن أن يكون للوصلات غير المتماثلة تأثيرات غير متوقعة على أداء “TCP”، وفي حين أنّ عدم التناسق هو ملاحظة دقيقة إلى حد ما لبعض شبكات الوصول الناشئة فإنّ السرعة الفائقة ليست سراً لشبكات الاتصال الحديثة، كما يتم طرح شبكات جيجابت إيثرنت وشبكات “10 جيجابت” في الأفق.

• “IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.

• “BER” هي اختصار لـ “bit error rate”.

• “ADSL” هي اختصار لـ “Asymmetric Digital Subscriber Line”.

أنواع مشاكل بروتوكول TCP

1- مشاكل الاتصال

تتضمن مشكلات اتصال “TCP / IP” الشائعة عدم القدرة على الاتصال بمضيف على شبكتك ومشكلات التوجيه.

2- مشاكل في تحليل الاسم

تحاول إجراءات المحلل على الأجهزة المضيفة التي تقوم بتشغيل “TCP / IP” حل الأسماء، باستخدام هذه المصادر بالترتيب المدرج.

3- مشاكل توجيه “TCP / IP”

إذا لم تتمكن من الوصول إلى مضيف وجهة ففكر في حلول المواقف.

4- حل المشكلات مع دعم SRC

استخدم هذه الاقتراحات لحل المشكلات الشائعة مع وحدة التحكم في موارد النظام.

• “SRC” هي اختصار لـ “System Resource Controller”.

5- حل مشاكل telnet أو rlogin

يمكن أن تكون هذه التفسيرات مفيدة في حل المشكلات باستخدام الأمر “telnet” أو “rlogin”.

7- مشاكل تكوين TCP / IP

يتم تكوين واجهات الشبكة تلقائياً أثناء بدء تشغيل النظام الأول بعد تثبيت بطاقة المهايئ، ومع ذلك لا تزال بحاجة إلى تعيين بعض القيم الأولية لـ “TCP / IP”، وبما في ذلك اسم المضيف وعنوان الإنترنت وقناع الشبكة الفرعية.

8- مشاكل TCP / IP الشائعة مع واجهات الشبكة

يتم تكوين واجهات الشبكة تلقائياً أثناء بدء تشغيل النظام الأول بعد تثبيت بطاقة المهايئ، ومع ذلك هناك بعض القيم التي يجب تعيينها لكي يبدأ “TCP / IP”، وتشمل هذه اسم المضيف وعنوان الإنترنت ويمكن تعيينها باستخدام المسار السريع “SMIT” و”smit mktcpip”.

• “SMIT” هي اختصار لـ “Sustainably Minded Interactive Technology”.

9 – مشاكل TCP / IP مع استجابة snmpd للاستعلامات

إذا كان “snmpd” لا يستجيب للاستعلامات ولم يتم تلقي رسائل سجل فقد تكون الحزمة كبيرة بالنسبة لمعالج حزمة بروتوكول مخطط بيانات مستخدم “kernel UDP“.

• “UDP” هي اختصار لـ “User Datagram Protocol”.