تحقیق کیفیت سرویس خوشه‌بندی شده به صورت امن

توضیحات

عنوان: کیفیت سرویس خوشه‌بندی شده به صورت امن

• چکیده
• کیفیت سرویس در اینترنت
• کیفیت سرویس در شبکه‌های امروزی
• تاثیر کیفیت سرویس در شبکه‌های SWN
• تاثیر کیفیت سرویس در شبکه‌های CbWN
• تاثیر کیفیت سرویس در شبکه‌های CWN
• خوشه‌بندی در شبکه‌های امروزی
• اهداف خوشه‌بندی در شبکه‌های مختلف
• امنیت در خوشه‌بندی شبکه‌ها
• خوشه‌بندی امن کیفیت سرویس مبتنی بر بهینه‎سازی ذره‌ای ذرات[2]
• ارائه یک چارچوب امن و مبتنی بر کیفیت سرویس برای شبکه‌های حسگر بی‌سیم[3] در شرایط اضطراری
• پردازش خوشه‌بندی کارا با پشتیبانی کیفیت سرویس در شبکه‌های حسگر ناهمگن
• مسیریابی خوشه‌ای مبتنی بر کیفیت سرویس در شبکه‌های حسگر بی‌سیم چندرسانه‌ای[4]
• کارهای آینده
• نتیجه‌گیری
• مراجع

چکیده

     در این مقاله یک بررسی جامع در خصوص کیفیت سرویس خوشه‌بندی شده در شبکه‌های مختلف انجام می‌پذیرد. کیفیت سرویس[5] و امنیت دو مساله حائز اهمیت در شبکه‌های امروزی هستند. کیفیت سرویس در شبکه‌هایی نظیر شبکه‌ وسایل نقلیه موردی[6] به علت تحرک بالای وسایل نقلیه و کیفیت راه‌ها و لینک‌های ارتباطی میان آن‌ها، تبدیل به یک موضوع مهم شده است. امنیت نیز یکی دیگر از مسائل چالش برانگیز است، زیرا امروزه بسیاری از شبکه‌ها در محیط‌های باز پردازش می‌شوند. بر همین اساس در این مقاله، روش‌های نوین پیشنهاد شده در مورد کیفیت سرویس خوشه‌بندی شده و امنیت آن‌ها مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

• کیفیت سرویس در اینترنت

     تاکنون کارهای بسیاری در حوزه کیفیت سرویس در اینترنت انجام گرفته است که اغلب آن‌ها روی شبکه‌های سیمی تمرکز کرده‌اند. این درحالی است که بسیاری از ایده‌هایی که برای QoS در اینترنت مطرح شده است، به طور عمده برای کیفیت سرویس در شبکه‌های بی‌سیم ارائه شده‌اند.

     برنامه‌های کاربردی اصلی اینترنت مانند انتقال فایل و ایمیل – برنامه‌های غیرپویایی هستند که با الزامات اجرایی سختگیرانه محدود نمی‌شوند و بنابراین با مدل تحویل دیتایگرام اینترنتی سازگار است. دنیای اینترنت مدرن که پر از برنامه‌های چندرسانه‌ای است، نیازمند تضمین QoS هایی است که کاربران از دنیای شبکه‌های مخابراتی انتظار دارند. برای پشتیبانی از داده‌های چندرسانه‌ای و دیگر برنامه‌های تعاملی / با کارایی بالا، نیاز به پشتیبانی از ویژگی‌های QoS از طریق ارائه QoS است که تضمین منابع همراه با تمایز سرویس را فراهم می‌کند. تکنیک‌های مختلفی برای تسهیل تأمین QoS ارائه شده است که می‌توان به (i) کنترل احتمالی، (ii) کنترل ورود، و (iii) شکل‌گیری و مهندسی ترافیک اشاره کرد [5].

1. تخصیص منابع

     اساساً، بسیاری از مسائل مربوط به QoS از موضوع تخصیص منابع ناشی می‌شود. یک شبکه کامپیوتری از منابع مختلفی تشکیل شده است؛ از جمله لینک‌هایی با پهنای باند مختلف و روترهایی با اندازه بافر گوناگون که توسط برنامه‌های مختلف شبکه و کاربران به اشتراک گذاشته می‌شود. تأخیر و تلفات بسته زمانی رخ می‌دهد که منابع شبکه نمی‌توانند تمام تقاضاهای ترافیک را برآورده کنند. شبکه‌ای که از QoS پشتیبانی می‌کند، باید تخصیص منابع را به طور فعال مدیریت کند تا نیازهای کاربر و کاربردهای مختلف را برآورده کند. بدون تخصیص منابع مناسب، هنگامی که بار شبکه زیاد شود، به علت دور انداختن بسته‌ها و ایجاد ازدحام، عملکرد شبکه و کیفیت خدمات به سرعت کاهش می‌یابد [6].

     دو رویکرد اصلی معماری در تخصیص منابع در اینترنت وجود دارد: خدمات یکپارچه (IntServ) و خدمات متفاوت (DiffServ).

• IntServ

     IntServ پیش رزرو منابع را برای تمایز خدمات انجام می‌دهد. IntServ خدمات را بر اساس یک جریان ارائه می‌دهد که در آن جریان یک رشته بسته با آدرس منبع مشترک، آدرس مقصد و شماره پورت است. در IntServ، یک زمانبندی بسته برای تخصیص منابع برای جریان‌های منفرد در حین حمایت از اولویت‌بندی به کار گرفته می‌شود.

     برنامه‌ریز IntServ را می‌توان برای ارائه محدوده‌های تاخیر استفاده کرد. محدوده‌های تاخیر می‌توانند قطعی و یا آماری باشند – برای محدودیت های قطعی، جداسازی یا اختصاص منابع لازم است، در حالی که محدوده‌های آماری هنگامی‌که مالتی‌پلکس آماری استفاده می‌شود، فراهم خواهد شد [6].

     دو انتزاع کلیدی از IntServ وجود دارد که منابع رزرو شده و منابع استاندارد نامیده می‌شود. در انتزاع منابع رزرو شده، روتر باید مقدار منابع موجود در جلسات در حال وقوع را بداند. انتزاع منابع استاندارد شامل ظرفیت لینک‌ها و بافرهای روتر است. یک مثال Call Setup است که در آن، بافرها در روترها نگهداری می‌شوند. این بافرها اطمینان می‌دهند مقدار مشخصی از پهنای باند در هر روتر به جریان‌های جاری اختصاص داده است [6].

• DiffServ

     از سوی دیگر، مدل DiffServ رزرو منابع را برای هر کلاس برای تمایز سرویس ارائه شده انجام می‌دهد. همچنین از اولویت‌بندی، چندین کلاس جلوبرنده داده‌ها و خط مشی لبه برای طبقه‌بندی کردن ترافیک در کلاس‌های مختلف استفاده می‌کند. و ترافیک با توجه به کلاس مربوطه پردازش می‌شود. روترهای لبه مسئول عملیات پیچیده در شبکه هستند؛ در حالی که روترهای اصلی محاسبات ساده و آسان را انجام می‌دهند.

     قانون مدیریت بسته در مدل DiffServ تحت عنوان رفتار تک گامی[7] یا PHB نامیده می‌شود. به عبارت دیگر، هر دستگاه شبکه در طول مسیر به گونه‌ای رفتار می‌کند که در آن یک گروه خاص از بسته‌ها دارای اولویت هستند. قاعده PHB تصمیم می‌گیرد که آیا یک بسته با توجه به مقدار اولویت مبتنی بر QoS آن باید در شبکه جلورانی شود یا دور انداخته شود. با این حال، چارچوب این مدل بسیار پیچیده است و نمی‌تواند به شبکه‌های ناهمگن اعمال شود [6].

1. تمایز سرویس

     تمایز سرویس برای حمایت از خدمات مختلف با نیازهای مختلف استفاده می‌شود؛ مانند خدمات تعاملی با تاخیر همزمان و خدمات انتقال فایل که تا حدودی تاخیر را تحمل می‌کند. ارائه بیش از حد منابع شبکه در شبکه‌های رادیویی همیشه امکان‌پذیر نیست، بنابراین ایجاد تمایز سرویس جزء جدایی ناپذیر از اکثر راه حل های مبتنی بر QoS است. در تمایز سرویس، چندین پارامتر (به عنوان مثال، مهلت بسته) را می‌توان تغییر داد تا تعریف شود که چگونه یک جریان باید به محیط بی‌سیم دسترسی داشته باشد [6].

     انواع خدمات را می‌توان با استفاده از پارامترهای ساده شبکه مستقر در گره‌های شبکه ارائه داد و این خدمات را می‌توان با توجه به تعداد زیادی از ویژگی‌ها طبقه‌بندی کرد. کیفیت سرویس سیستم با تمایز اولویت هر میزبان و ارائه سطوح مختلف پارامترهای QoS بهبود می‌یابد [6].

     الزامات خدمات اغلب دارای کاربردهای خاصی هستند. به عنوان مثال، برنامه‌های خاصی حساس به تاخیر هستند (مانند کنفرانس صوتی که به تاخیر در زمان سفر حساس است)، در حالی که در برنامه‌های دیگر سرعت متوسط انتقال (مانند انتقال فایل فله) اهمیت بیشتری دارد. الزامات خدمات اغلب با استفاده از معیارهای (i) پهنای باند، (ii) تاخیر، (iii) jitter و (iv) میزان تلفات بیان می‌شود. فهرست جامع‌تری از معیارهای کیفیت سرویس در شکل 1 نشان داده شده است. برای مقابله با تاثیر این معیارها، شبکه باید چندین از استراتژی QoS برای حمایت از برنامه‌های مختلف پشتیبانی کند [6].

شکل 1: طبقه بندی معیارهای QoS [6]

     پهنای باند مورد نیاز برنامه‌های مختلف متفاوت است. برخی از برنامه‌های کاربردی مانند ایمیل، دسترسی از راه دور و صدا، نیاز به پهنای باند کمتری دارند، در حالی که انتقال ویدئو و فایل نیاز به پهنای باند بالا دارد. به طور مشابه، شرایط تاخیر نیز با توجه به نوع برنامه متفاوت است. برخی از برنامه‌ها، مانند ایمیل، حساس به تاخیر نیستند. با این حال، برنامه‌های تعاملی مانند مرور وب، ویدئو کنفرانس و جریان مستقیم، باید یک حداکثر تاخیر مشخصی را تضمین نمایند.

     تنوع در زمان ورود بسته درون یک جریان از بسته‌ها jitter نامیده می‌شود. ایمیل، اشتراک‌گذاری فایل و ورود به سیستم از راه دور، تحت تأثیر jitter ترافیک شبکه قرار نمی‌گیرند. در حالی که برنامه‌های کاربردی حساس به زمان، صوتی و تصویری تحت تاثیر قرار می‌گیرند. از دست دادن بسته‌ها در برنامه‌های کاربردی صوتی و تصویری مهم نیست. برنامه‌های دیگر، همانطور که پیش از این نیز گفته شد، نمی‌توانند نرخ از دست رفتن زیادی را در حین انتقال داده‌ها تحمل کنند. در این مقاله، بیشتر به پارامترهای QoS تأخیر، بهره‌وری و پهنای باند تضمین شده تمرکز شده است.

1. کنترل ورود[8]

     یکی از راه‌های پشتیبانی از QoS از طریق کنترل پذیرش است؛ با کنترل ورود، تنها در صورتی اجازه تشکیل جلسات جدید در شبکه داده می‌شود که منابع کافی برای ارائه خدمات به جلسات جدید و جلسات فعلی وجود داشته باشد. اهمیت حوزه کنترل ورود از این ایده گرفته شده است که تنظیم ترافیک جریان‌های ورودی مانع از ایجاد ازدحام در شبکه می‌شود و منجر به حصول اطمینان در مورد کیفیت سرویس خواهد شد [6].

     کنترل پذیرش تماس[9] (CAC) یک سیستم مدیریت ترافیک است که در شبکه‌های تلفنی عمومی استفاده می‌شود. پیاده‌سازی طرح CAC آسان است، زیرا محیط همگن است. با این حال، محیط شبکه‌های فعلی چندان همگن نیست. از این رو، عملکرد کنترل پذیرش در شبکه‌های ناهمگن دارای چالش‌های بیشتری خواهد بود. یک درخواست جریان جدید فقط در صورتی پذیرفته می‌شود که جریان جاری به صورت نامطلوب تحت تاثیر قرار نگیرد. پارامترهای مرسوم مورد استفاده برای کنترل پذیری، ضرورت پهنای باند بالا و نرخ متوسط است. بنابراین، کار کنترل پذیرش، به حداکثر رساندن استفاده از منابع در شبکه و کنترل میزان ترافیک برای دستیابی به اهداف عملکرد از پیش تعیین شده جریان جاری است [6].

1. کنترل ازدحام

     کنترل ازدحام در شبکه‌های امروزی معمولاً با استفاده از پروتکل TCP انجام می‌شود. اگر تعداد بسته‌های فرستاده شده به شبکه بیشتر از تعداد بسته‌هایی باشد که شبکه می‌تواند مدیرت کند، ممکن است در شبکه ازدحام رخ دهد. کنترل ازدحام به تکنیک‌های کنترل سطح ازدحام و نگه داشتن بار کمتر از ظرفیت شبکه اشاره می‌کند.

     در سرویس‌های یکپارچه QoS، مکانیزم کنترل ازدحام برای انواع مختلف منابع باید متفاوت باشد. به عنوان مثال کنترل ازدحام در برنامه‌های انتقال فایل یا ارسال ایمیل، نسبت به برنامه‌های زمان واقعی مانند صوت و تصویر متفاوت است. روترهای فعال QoS خدماتی را برای جریان‌های خاص بر اساس الزامات آنها ارائه می‌دهند. کنترل ازدحام کمک می‌کند تا تمایز اولویت‌ جریان‌ها از طریق صف‌های سرویس‌دهی به طرق مختلف (به عنوان مثال، ترتیبی که به جریان‌ها سرویس داده می‌شود) فراهم شود [6].

1. طرح‌ریزی[10]

     برنامه‌ریزی کلیدی برای به اشتراک گذاشتن عادلانه منابع شبکه در میان کاربران در یک شبکه است که همچنین ضمانت سرویس را نیز برای برنامه‌های کابردی حساس به زمان فراهم می‌آورد. زمانبند ابتدا تصمیم می‌گیرد که درخواست‌ها با چه ترتیبی مورد بررسی قرار گیرند و سپس صف‌های این درخواست‌های در حال انتظار را مدیریت می‌کند [6].

     طرح زمانبندی برای شبکه‌ها بسیار مهم است زیرا دو نوع برنامه کاربردی وجود دارد. نوع اول حساس به عملکردی است که کاربر از شبکه دریافت می‌کند و نوع دوم یک محدوده مشخصی روی کارایی مورد انتظار دارد. زمانبند با استفاده از پارامترهایی مانند پهنای باند متفاوت، سرویس‌های گوناگونی به جریان‌های اطلاعاتی بدهد. در واقع می‌تواند هر جریان را در یک بازه فرکانسی مشخص هدایت نماید. همچنین با توجه به اولویت‌های مختلفی که برای جریان‌ها تعریف می‌شود، متوسط تاخیر متمایزی برای آن‌ها لحاظ کند. با اختصاص بافرهای کمتر یا بیشتر، می‌تواند نرخ از دست رفتن بسته‌های جریان‌های مختلف را مدیریت کند [6].

1. مهندسی ترافیک

     ترافیک در شبکه‌های داده، ماهیتاً به صورت انفجاری است. شکل‌دهی و مهندسی ترافیک یک روش برای رسیدگی به ماهیت انفجاری ترافیک ورودی به شبکه از طریق کنترل و تخصیص سطوح مناسب پهنای باند شبکه است. هدف تنظیم میانگین ترافیک و کاهش تراکم در شبکه است. شکل‌گیری ترافیک در گره‌های مرزی انجام می‌شود.

     مکانیزم‌های مدیریت ترافیک را می‌توان به چندین روش طبقه‌بندی کرد؛ یک معیار ممکن است مقیاس زمانی باشد. به منظور دستیابی به تضمین کیفیت QoS، تصمیم گیری در مورد بافر کردن بسته یا جلورانی آن باید به سرعت انجام شود. مهندسی ترافیک فرایندی است که بهره‌وری شبکه را از طریق توزیع دقیق منابع شبکه به حداکثر می‌رساند. بسیاری از پایه‌های اینترنت در حال حاضر با استفاده از فناوری سوئیچینگ برچسب چند پروتکلی[11] (MPLS) بر روی سوئیچ برچسب متکی هستند. هدف از تعویض برچسب، افزایش محدوده مهندسی ترافیک، ارائه خدمات QoS و شبکه های پوششی است [6].

توجه:

برای دانلود فایل کامل ورد لطفا اقدام به خرید نمایید.

لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.

سفارش تحقیق

به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.

سفارش تحقیق