محاكاة الشبكة
في مجال الحوسبة، تُعرف محاكاة الشبكات بأنها عملية دمج موارد الشبكة المادية والبرمجية ووظائفها في كيان إداري واحد قائم على البرمجيات، وهو ما يُعرف بالشبكة الافتراضية . وتشمل محاكاة الشبكات محاكاة المنصات ، والتي غالبًا ما تُدمج مع محاكاة الموارد.
يتم تصنيف المحاكاة الافتراضية للشبكات إما على أنها محاكاة افتراضية خارجية ، تجمع العديد من الشبكات أو أجزاء من الشبكات في وحدة افتراضية، أو محاكاة افتراضية داخلية ، توفر وظائف شبيهة بالشبكة لحاويات البرامج على خادم شبكة واحد .
في مجال اختبار البرمجيات ، يستخدم مطورو البرمجيات تقنية المحاكاة الافتراضية للشبكات لاختبار البرامج قيد التطوير في بيئة تحاكي بيئات الشبكة التي يُفترض أن تعمل فيها. وباعتبارها جزءًا من هندسة أداء التطبيقات ، تُمكّن المحاكاة الافتراضية للشبكات المطورين من محاكاة الاتصالات بين التطبيقات والخدمات والتبعيات والمستخدمين النهائيين في بيئة اختبار، دون الحاجة إلى اختبار البرنامج فعليًا على جميع الأجهزة أو أنظمة التشغيل الممكنة. وتعتمد صحة الاختبار على دقة المحاكاة الافتراضية للشبكات في محاكاة الأجهزة وأنظمة التشغيل الحقيقية .
عناصر
يقدم العديد من موردي المعدات والبرامج حلولاً افتراضية للشبكات من خلال الجمع بين أي مما يلي:
- أجهزة الشبكة، مثل المحولات ومحولات الشبكة ، والمعروفة أيضًا باسم بطاقات واجهة الشبكة (NICs).
- عناصر الشبكة، مثل جدران الحماية وموازنات الأحمال
- الشبكات، مثل الشبكات المحلية الظاهرية (VLANs) والحاويات مثل الأجهزة الظاهرية (VMs)
- أجهزة تخزين الشبكة
- عناصر الاتصال بين الأجهزة في الشبكة، مثل أجهزة الاتصالات.
- عناصر الشبكة المتنقلة، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر اللوحية والهواتف الذكية
- وسائط الشبكة، مثل الإيثرنت وقناة الألياف
المحاكاة الافتراضية الخارجية
تجمع تقنية المحاكاة الافتراضية للشبكات الخارجية أو تقسم شبكة محلية واحدة أو أكثر (LAN) إلى شبكات افتراضية لتحسين كفاءة الشبكة الكبيرة أو مركز البيانات. وتتألف المكونات الرئيسية من شبكة محلية افتراضية (VLAN) ومحول الشبكة . باستخدام هذه التقنية، يستطيع مسؤول النظام تكوين الأنظمة المتصلة فعليًا بنفس الشبكة المحلية في شبكات افتراضية منفصلة. في المقابل، يستطيع المسؤول دمج الأنظمة الموجودة على شبكات محلية منفصلة (LAN) في شبكة VLAN واحدة تغطي أجزاءً من شبكة كبيرة.
من المتوقع أن يتم وضع تقنية المحاكاة الافتراضية للشبكات الخارجية في منتصف طبقات الشبكة، وأن تساعد في دمج البنى المختلفة المقترحة لشبكات الجيل القادم. [ 1 ]
المحاكاة الافتراضية الداخلية
تُهيئ تقنية المحاكاة الافتراضية للشبكة الداخلية نظامًا واحدًا باستخدام محاكاة افتراضية على مستوى نظام التشغيل ، مثل برامج التحكم في برنامج Xen Hypervisor ، أو واجهات افتراضية، مثل VNIC ، لمحاكاة شبكة فعلية باستخدام البرمجيات. وهذا من شأنه تحسين كفاءة النظام الواحد عن طريق عزل التطبيقات في حاويات أو واجهات افتراضية منفصلة . [ 2 ]
أمثلة
قامت شركتا Citrix و Vyatta ببناء مجموعة بروتوكولات شبكة افتراضية تجمع بين وظائف التوجيه وجدار الحماية و VPN الخاصة بشركة Vyatta مع موازن الأحمال Netscaler الخاص بشركة Citrix، وتحسين شبكة المنطقة الواسعة (WAN) لمكرر الفروع ، و VPN طبقة المقابس الآمنة .
توفر تقنية المحاكاة الافتراضية للشبكة في OpenSolaris ما يسمى "الشبكة في صندوق" (انظر OpenSolaris Network Virtualization and Resource Control ).
يستخدم خادم مايكروسوفت الافتراضي الأجهزة الافتراضية لإنشاء "شبكة داخل صندوق" لأنظمة x86 . يمكن لهذه الحاويات تشغيل أنظمة تشغيل مختلفة، مثل مايكروسوفت ويندوز أو لينكس ، سواء كانت مرتبطة بوحدة تحكم واجهة الشبكة (NIC) أو مستقلة عنها .
يُستخدم في الاختبار
يمكن استخدام تقنية المحاكاة الافتراضية للشبكات في تطوير التطبيقات واختبارها لمحاكاة الأجهزة والبرامج النظامية في العالم الحقيقي. وفي هندسة أداء التطبيقات ، تُمكّن هذه التقنية من محاكاة الاتصالات بين التطبيقات والخدمات والتبعيات والمستخدمين النهائيين لاختبار البرامج.
محاكاة الشبكة اللاسلكية
يمكن أن يكون لتقنية المحاكاة الافتراضية للشبكات اللاسلكية نطاق واسع جدًا، بدءًا من مشاركة الطيف الترددي، مرورًا بمحاكاة البنية التحتية، وصولًا إلى محاكاة واجهة الهواء. وعلى غرار محاكاة الشبكات السلكية، حيث يمكن مشاركة البنية التحتية المادية المملوكة لمزود خدمة واحد أو أكثر بين عدة مزودي خدمة، تتطلب محاكاة الشبكات اللاسلكية تجريد البنية التحتية اللاسلكية المادية وموارد الراديو وعزلها إلى عدد من الموارد الافتراضية، والتي يمكن بعد ذلك تقديمها لمزودي خدمة مختلفين. بعبارة أخرى، يمكن اعتبار المحاكاة الافتراضية، سواء كانت للشبكات السلكية أو اللاسلكية، عملية تقسيم لنظام الشبكة بأكمله. ومع ذلك، فإن الخصائص المميزة للبيئة اللاسلكية، من حيث القنوات المتغيرة مع الزمن، والتوهين، والتنقل، والبث، وما إلى ذلك، تجعل المشكلة أكثر تعقيدًا. علاوة على ذلك، تعتمد محاكاة الشبكات اللاسلكية على تقنيات وصول محددة، وتحتوي الشبكات اللاسلكية على تقنيات وصول أكثر بكثير مقارنةً بمحاكاة الشبكات السلكية، ولكل تقنية وصول خصائصها المميزة، مما يجعل تحقيق التقارب والمشاركة والتجريد أمرًا صعبًا. لذلك، قد يكون من غير الدقيق اعتبار محاكاة الشبكات اللاسلكية جزءًا من محاكاة الشبكات. [ 3 ]
أداء
حتى ظهور شبكات بسرعة 1 جيجابت/ثانية، لم تكن تقنية المحاكاة الافتراضية للشبكات تعاني من عبء طبقات البرمجيات أو طبقات المشرف التي توفر الربط البيني. مع ازدياد عرض النطاق الترددي العالي، إلى 10 جيجابت/ثانية وما فوق، تجاوزت معدلات نقل الحزم قدرات معالجة حزم الشبكات. وللحفاظ على معدل نقل بيانات عالٍ، يتم نشر توليفات من البرمجيات والأجهزة المساعدة فيما يُعرف بـ "الشبكة في صندوق"، المرتبطة إما بوحدة تحكم واجهة الشبكة (NIC) المعتمدة على الأجهزة باستخدام امتدادات SRIOV للمشرف، أو باستخدام تقنية المسار السريع بين وحدة تحكم واجهة الشبكة والحمولات (الأجهزة الافتراضية أو الحاويات).
على سبيل المثال، في حالة OpenStack ، تُوفّر Neutron الشبكة، مستفيدةً من العديد من ميزات نواة Linux للشبكات، مثل iptables وiproute2 وجسر الطبقة الثانية وتوجيه الطبقة الثالثة وOVS. ولأن نواة Linux لا تستطيع استيعاب معدل حزم بيانات يصل إلى 10 جيجابت في الثانية ، تُستخدم بعض تقنيات التجاوز لتوفير مسار سريع . وتعتمد تقنيات التجاوز الرئيسية إما على مجموعة محدودة من الميزات، مثل Open vSwitch (OVS) مع تطبيق DPDK الخاص به في مساحة المستخدم ، أو على ميزات كاملة وتفريغ لمعالجة Linux، مثل مُسرّع 6WIND الافتراضي.
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ P. Martinez-Julia, AF Skarmeta, A. Galis. "نحو بنية افتراضية آمنة للشبكة لإنترنت المستقبل" Future Internet Assembly, 2013, doi : 10.1007/978-3-642-38082-2_12 .
- ↑ أ. غاليس، س. كلايمان، أ. فيشر، أ. بالر، ي. الحازمي، هـ. دي مير، أ. شينيور، أ. مورنارد، ج. باتريك جيلاس، ل. ليفيف، وآخرون. "منصات إدارة الإنترنت المستقبلية لتقنية المحاكاة الافتراضية للشبكات وسحابات الخدمات" - مؤتمر ServiceWave 2010، ديسمبر 2010، http://servicewave.eu/2010/joint-demonstration-evening/ ، مؤرشف في 31 يوليو 2014 على موقع Wayback Machine ، وفي "نحو إنترنت قائم على الخدمات"، سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب، 2010، المجلد 6481/2010، الصفحات 235-237، doi : 10.1007/978-3-642-17694-4_39
- ↑ ليانغ، سي.؛ يو، إف آر (2015). "محاكاة الشبكات اللاسلكية: دراسة استقصائية، بعض قضايا البحث والتحديات". مجلة IEEE للبحوث والدراسات التعليمية في مجال الاتصالات . 17 (1): 358-380 . doi : 10.1109/COMST.2014.2352118 . S2CID 14838118 .
- فيكتور مورينو وكومار ريدي (2006). محاكاة الشبكات . إنديانابوليس: مطبعة سيسكو.
للمزيد من القراءة
- إسبوزيتو، فلافيو؛ ماتا، إبراهيم؛ إسحاقيان، فاتشي (2011). "حلول تضمين الشرائح لهياكل الخدمات الموزعة" (ملف PDF) . مجلة ACM Computing Surveys . 46 (1): 1-29 . CiteSeerX 10.1.1.300.4425 . doi : 10.1145/2522968.2522974 . hdl : 2144/11382 . S2CID 2307120. تاريخ الاسترجاع: 5 ديسمبر 2017 .
- شودري، إن إم مشرف كبير؛ بوتابا، رؤوف (2010). "دراسة استقصائية حول محاكاة الشبكات". شبكات الحاسوب . 54 (5): 862-876 . doi : 10.1016/j.comnet.2009.10.017 . ISSN 1389-1286 .
- بيرل، أندرياس؛ فيشر، أندرياس؛ دي مير، هيرمان (2009). "استخدام محاكاة الأنظمة لإنشاء شبكات افتراضية". الاتصالات الإلكترونية للجمعية الأوروبية لعلوم وتكنولوجيا الفضاء . 17 : 1-12 . الرقم الدولي الموحد للدوريات 1863-2122 .
- فيشر، أندرياس؛ بوتيرو، خوان فيليبي؛ بيك، مايكل تيل؛ دي مير، هيرمان؛ هيسيلباخ، خافيير (2013). "تضمين الشبكات الافتراضية: دراسة استقصائية". مجلة IEEE للبحوث والدراسات التعليمية في مجال الاتصالات . 15 (4): 1-19 . doi : 10.1109/SURV.2013.013013.00155 . hdl : 2117/20996 . ISSN 1553-877X . S2CID 206584013 .
روابط خارجية
- NetworkVirtualization.com | أخبار مؤرشفة بتاريخ 30 مايو 2008 على موقع Wayback Machine ، تم استرجاعها في 3 يونيو 2008
- برنامج تعليمي حول RAD VPLS مؤرشف بتاريخ 5 أغسطس 2017 على موقع Wayback Machine
- أنواع الشبكات الافتراضية الخاصة (VPN) - مؤرشفة بتاريخ 25 يوليو 2011 على موقع Wayback Machine
- فوائد تقنية المحاكاة الافتراضية لوظائف الشبكة (NFV) - مؤرشفة بتاريخ ٢٣ يناير ٢٠٢١ على موقع Wayback Machine
- دليل VMware لتقنيات SDN وSD-WAN وNFV وVNF، تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 سبتمبر 2025
- المحاكاة الافتراضية
- برامج الشبكات القائمة على بروتوكول الإنترنت