شبكة تراكبية

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

الشبكة المتراكبة هي شبكة حاسوب منطقية تُبنى فوق شبكة مادية. يختلف مفهوم الشبكات المتراكبة عن النموذج التقليدي لشبكات OSI الطبقية ، ويفترض دائمًا تقريبًا أن الشبكة الأساسية هي شبكة IP من نوع ما. [ 1 ]

بعض الأمثلة على تقنيات الشبكات المتراكبة هي VXLAN و BGP VPNs وتقنيات IP-over-IP، مثل GRE وأنفاق IPSEC أو SD-WAN .

بناء

الشكل 1: شبكات التراكب من المادية إلى المنطقية

يمكن اعتبار العقد في الشبكة المتراكبة متصلة بروابط منطقية، كل منها يمثل مسارًا، ربما عبر العديد من الروابط المادية، في الشبكة الأساسية. على سبيل المثال، تُعد الأنظمة الموزعة مثل شبكات الند للند شبكات متراكبة لأن عقدها تُشكل شبكات فوق اتصالات الشبكة الموجودة. [ 2 ]

تم بناء الإنترنت في الأصل كطبقة فوق شبكة الهاتف، بينما اليوم (من خلال ظهور تقنية VoIP )، تتحول شبكة الهاتف بشكل متزايد إلى شبكة فوق الإنترنت.

صفات

تتمتع الشبكات المتراكبة بمجموعة من الخصائص، بما في ذلك فصل العناوين المنطقية، والأمان ، وجودة الخدمة . وتشمل الخصائص الاختيارية الأخرى المرونة ، والتشفير، والتحكم في عرض النطاق الترددي .

جودة الخدمة

تتضمن ضمانات عرض النطاق الترددي من خلال تمييز حركة البيانات حلولاً متعددة، منها IntServ و DiffServ . يتطلب IntServ تتبع كل تدفق على حدة، مما يُسبب مشاكل في قابلية التوسع في منصات التوجيه، ولذلك لم ينتشر استخدامه على نطاق واسع. أما DiffServ، فقد انتشر استخدامه على نطاق واسع لدى العديد من مشغلي الشبكات كوسيلة لتمييز أنواع حركة البيانات. لا يضمن DiffServ بحد ذاته معدل نقل البيانات، ولكنه يسمح لمشغل الشبكة بتحديد حركة البيانات ذات الأولوية الأعلى، وبالتالي توجيهها أولاً في حالات الازدحام.

تُطبّق الشبكات المتراكبة مستوى أدق بكثير من جودة الخدمة، مما يسمح لمستخدمي المؤسسات بتحديد أولويات حركة المرور على أساس التطبيق والمستخدم أو الموقع.

الاستخدامات

تستخدم العديد من شركات الاتصالات شبكات التراكب لتوفير الخدمات عبر بنيتها التحتية المادية. وفي الشبكات التي تربط مواقع جغرافية متباعدة ( شبكات WAN)، تُعد شبكات BGP VPN إحدى تقنيات شبكات التراكب الشائعة. تُقدم هذه الشبكات كخدمة للمؤسسات لربط مواقعها وتطبيقاتها. وتكمن ميزة هذا النوع من شبكات التراكب في أن مشغل الاتصالات لا يحتاج إلى إدارة العناوين أو غيرها من خصائص الشبكة الخاصة بالمؤسسة.

في مراكز البيانات، كان استخدام VXLAN أكثر شيوعًا ، ولكن نظرًا لتعقيده والحاجة إلى ربط شبكات التراكب القائمة على VXLAN من الطبقة الثانية بشبكات IP/BGP من الطبقة الثالثة ، فقد أصبح من الشائع استخدام BGP داخل مراكز البيانات لتوفير اتصال من الطبقة الثانية بين الأجهزة الافتراضية أو مجموعات Kubernetes .

في البداية، تم دمج الشبكات الخاصة للمؤسسات مع شبكات الاتصالات السلكية واللاسلكية مثل Frame Relay و Asynchronous Transfer Mode (ATM) لتبديل الحزم ، ولكن عملية الانتقال من هذه البنى التحتية (التي أصبحت الآن قديمة) إلى شبكات MPLS القائمة على بروتوكول الإنترنت (IP) والشبكات الخاصة الافتراضية (VPN ) بدأت (2001-2002) واكتملت الآن، مع بقاء عدد قليل جدًا من شبكات Frame Relay أو ATM. من وجهة نظر المؤسسات، في حين أن خدمة VPN المدمجة التي يُهيئها المشغل قد تُلبي متطلبات الاتصال الأساسية، فإن شبكات SD-WAN المدمجة تُوفر مرونة إضافية.

تُشكّل الإنترنت أساسًا لشبكاتٍ مُتداخلةٍ يُمكن إنشاؤها لتمكين توجيه الرسائل إلى وجهاتٍ لا يُحدّدها عنوان IP . على سبيل المثال، يُمكن استخدام جداول التجزئة المُوزّعة لتوجيه الرسائل إلى عقدةٍ لها عنوان منطقي مُحدّد ، حتى وإن لم يكن عنوان IP الخاص بها معروفًا مُسبقًا.

يمكن نشر الشبكات المتراكبة تدريجيًا في مواقع المستخدمين النهائيين أو على الأجهزة المضيفة التي تُشغّل برنامج بروتوكول الشبكة المتراكبة، دون الحاجة إلى تعاون من مزودي خدمة الإنترنت . لا تتحكم الشبكة المتراكبة في كيفية توجيه الحزم في الشبكة الأساسية بين عقدتين متراكبتين، ولكنها تستطيع التحكم، على سبيل المثال، في تسلسل العقد المتراكبة التي تمر بها الرسالة قبل وصولها إلى وجهتها.

المزايا

صمود

يهدف مفهوم المرونة في شبكات الاتصالات إلى تمكين الاستعادة التلقائية أثناء حالات الأعطال للحفاظ على مستوى الخدمة المطلوب أو توافرها . ونظرًا لأن شبكات الاتصالات مبنية على طبقات، يمكن استخدام المرونة في الطبقات الفيزيائية والبصرية وطبقة بروتوكول الإنترنت (IP) وطبقة الجلسات وصولًا إلى طبقة التطبيقات. وتعتمد كل طبقة على خصائص المرونة في الطبقة التي تليها. وبالتالي، تعتمد شبكات بروتوكول الإنترنت المتراكبة، مثل خدمات SD-WAN، على الخدمات الفيزيائية والبصرية وخدمات بروتوكول الإنترنت الأساسية التي تُنقل عبرها. وتعتمد طبقات التطبيقات المتراكبة على جميع الطبقات التي تليها. وتكمن ميزة هذه الشبكات في مرونتها وقابليتها للبرمجة بشكل أكبر من البنية التحتية التقليدية للشبكات، مما قد يفوق عيوبها المتمثلة في زيادة زمن الاستجابة والتعقيد واستهلاك النطاق الترددي.

نهج مرونة طبقة التطبيق

شبكات التراكب المرنة (RONs) هي بنى تسمح لتطبيقات الإنترنت الموزعة باكتشاف حالات انقطاع الاتصال أو التداخل والتعافي منها. وتُحسّن هذه الشبكات، التي تعمل على مستوى طبقة التطبيقات، بروتوكولات التوجيه واسعة النطاق الحالية التي تستغرق عدة دقائق على الأقل للتعافي منها. تراقب عُقد RON مسارات الإنترنت فيما بينها، وتُحدد ما إذا كان سيتم إعادة توجيه الحزم مباشرةً عبر الإنترنت أو عبر عُقد RON أخرى، مما يُحسّن مقاييس التطبيقات. تتميز شبكة RON بتصميم مفاهيمي بسيط نسبيًا، حيث تُنشر عُقدها في مواقع مختلفة على الإنترنت. تُشكّل هذه العُقد طبقة تراكب تعمل على مستوى التطبيقات، وتتعاون في توجيه الحزم. تراقب كل عُقدة من عُقد RON جودة مسارات الإنترنت فيما بينها، وتستخدم هذه المعلومات لاختيار المسارات بدقة وتلقائية من كل حزمة، مما يُقلل الوقت اللازم للتعافي من انخفاض جودة الخدمة . [ 3 ]

البث المتعدد

يُعرف البث المتعدد المتراكب أيضًا باسم نظام النهاية أو البث المتعدد من نظير إلى نظير [ 4 ]، وهو يدعم البث المتعدد عالي النطاق الترددي بين مصادر متعددة عبر عُقد موزعة على نطاق واسع. تُعد هذه الميزة بالغة الأهمية لمجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك مؤتمرات الصوت والفيديو، والألعاب متعددة الأطراف، وتوزيع المحتوى. يفصل البث المتعدد حجم مجموعة المُستقبِلين عن كمية البيانات المُخزَّنة في أي عُقدة، مما يُقلل من احتمالية حدوث اتصالات زائدة في الشبكة.

أدى الانتشار المحدود لبروتوكول البث المتعدد عبر بروتوكول الإنترنت (IP multicast) ، وهو بروتوكول بث متعدد على مستوى الشبكة يعتمد على بذل أقصى جهد ، إلى اهتمام كبير بالأساليب البديلة التي تُنفذ على مستوى التطبيق وفقًا لمبدأ الاتصال من طرف إلى طرف . في نهج البث المتعدد التراكبي أو على مستوى النظام النهائي، تنظم النظراء المشاركة نفسها في بنية تراكبية لتوصيل البيانات. كل حافة في هذه البنية تُقابل مسار بث أحادي بين نظامين نهائيين أو نظيرين في الإنترنت الأساسي. تُنفذ جميع وظائف البث المتعدد على مستوى النظراء بدلًا من أجهزة التوجيه، والهدف من بروتوكول البث المتعدد هو إنشاء وصيانة بنية تراكبية فعالة لنقل البيانات.

العيوب

  • إن معرفة بنية الشبكة الحقيقية مخفية، وتخضع الطبقة المتراكبة لعدم كفاءة التوجيه في الشبكة الأساسية وقد يتم توجيهها على مسارات دون المستوى الأمثل.
  • احتمال زيادة زمن الاستجابة مقارنةً بالخدمات غير المتراكبة.
  • حزم بيانات مكررة في نقاط معينة.
  • زيادة في تكاليف التغليف، مما يعني انخفاض إجمالي سعة الشبكة بسبب عمليات تغليف الحمولة المتعددة.

قائمة بروتوكولات الشبكة المتراكبة

تتضمن بروتوكولات الشبكة المتراكبة القائمة على بروتوكول TCP/IP ما يلي:

تشمل بروتوكولات الشبكة المتراكبة القائمة على UDP/IP ما يلي:

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ ساسو تاركوما ( 2010). الشبكات المتراكبة: نحو شبكات المعلومات . مطبعة سي آر سي. ص 3. ISBN  9781439813737.
  2. ↑ بيترسون، لاري؛ ديفي، بروس (2012). "الفصل 9: التطبيقات". شبكات الحاسوب: منهج النظم . إلسيفير . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 ديسمبر 2022 .
  3. ↑ ديفيد أندرسن، هاري بالاكريشنان، فرانس كاشوك ، روبرت موريس (ديسمبر 2001). "شبكات التراكب المرنة" . وقائع الندوة الثامنة عشرة لجمعية ACM حول مبادئ أنظمة التشغيل . المجلد 35. الصفحات 131-145 . doi : 10.1145/502034.502048 . ISBN   978-1581133899. S2CID 221317942 . {{cite book}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  4. ↑ براون، تورستن؛ آريا، فيجاي؛ تورليتي، تييري (4 أغسطس/آب 2006). "التوجيه الصريح في شبكات البث المتعدد المتراكبة" . اتصالات الحاسوب . 29 (12): 2201-2216 . doi : 10.1016/j.comcom.2006.02.022 . ISSN 0140-3664 .