اینک به جرات می توان گفت که اینترنت به عنوان شگفت انگیز ترین پدیده ارتباطی – اطلاعاتی دهه اخیر بصورت جزء لاینفکی از زندگی تک تک ما درآمده است. تا آنجا که برخی معتقدند , برای نسل آینده زندگی بدون اینترنت پوچ , بی معنی و غیر ممکن خواهد بود. اینترنت دارای پتانسیلی قوی جهت ایجاد تحولات اساسی و حتی جایگزینی با وسایل ارتباطی و اطلاع رسانی مانند : رادیو , تلویزیون , تلفن , فکس, ماهواره و حتی ضبط صوت و ویدئو می باشد. کاربردهای وسیع اینترنت مانند ارتباط ویدئویی دیجیتال , پست الکترونیکی , دریافت و ارسال فایل , جستجو در وب و تلفن اینترنتی اکنون در آغاز راه توسعه و تکامل قرار دارند. برای نمونه تجارت الکترونیکی به تنهایی دنیای تجارت و اقتصاد جهانی رادگرگون کرده است, به طوری که با فشار دادن چند دکمه در عرض کمتر از چند ثانیه می توانید مقادیر هنگفتی از اعتبار خود را در سراسر دنیا جابجا کنید. می توان پیش بینی نمود که طی چند سال آینده فقط با گفتن یک نام در گوشی موبایل شخصیتان می توانید از طریق اینترنت به موسیقی مورد علاقه خود گوش فرار دهید.
لیکن علیرغم گسترش روزافزون اینترنت از لحاظ سرعت و فراگیر شدن شاهد آنیم که معماری اولیه اینترنت کماکان دست نخورده باقی مانده است و به همین علت زیر ساخت های نرم افزاری و سخت افزاری موجود حتی در پیشرفته ترین کشورهای دنیا با نیازهای فعلی مطابقت ندارند. اما درکشور ما به علت عدم اتصال به فیبرهای نوری جهانی که بستر اصلی جابجایی اطلاعات در اینترنت می باشد و ناهمگونی مراکز مخابراتی بین شهری و درون شهری از لحاظ تجهیزات دیجیتالی و غیره و همچنین فقدان قوانین بروز و نظارت بر عملکرد سرویس دهندگان ریز و درشت اینترنت که با سرعت قارچ گونه در حال پیدایش هستند, شاهد آن هستیم که کاربران اینترنت با وجود پرداخت شارژها و آبونمان های سنگین به سرویس دهندگان از کیفیت پائین سرویس اینترنت رنج برده و حتی در تامین پیش پا افتاده ترین نیازهای خود مانند خواندن روزانه پست الکترونیکی با مشکلات زیادی مواجه هستند. یکی دیگر از مشکلات کاربران ما عدم وجود ثبات در کیفیت سرویس های ارائه شده می باشد تا جائیکه کمتر سرویس دهنده ای یافت می شود که توانسته باشد کیفیت سرویس های ارائه شده را تضمین نماید ( آنچنان که در سایر کشورها موافقت نامه سطح سرویس (SLA:Service Level Agreement) بین کاربران و سرویس دهندگاه بسته می شود).
در این پایان نامه قصد داریم تا اولین بار در کشور ایران با شناسایی و تعریف پارامترهای مربوط به کیفیت سرویس در اینترنت به ارائه استاندارد متعارفی در این زمینه بپردازیم. به امید آنکه با این کار گامی هر چند کوچک در جهت بهبود و ثبات کیفیت سرویس های ارائه شده برداریم وحداقل خواننده گرامی این پایان نامه بتواند با استفاده از پارامترهای ارائه شده و پس از
آشنایی با روش انداره گیری پارامتر های فوق در یافتن سرویس دهندگان مناسب هدایت گردد.
لازم به ذکر می باشد که در ارائه پارامترهای فوق از استاندارد های بین المللی ارائه شده توسط اتحادیه اروپا , IUT-T, IETF و چند کشور مانند هندوستان و مالزی استفاده گشته لیکن نتایج ارائه گشته در پایان نامه دقیقا با سطح سرویس های ارائه شده در کشور ایران همخوانی دارد که اندازه گیری های به عمل آمده در چند سرویس دهنده داخلی بر این امر صحه گذاشته است.
در پایان جا دارد تا از زحمات, راهنمایی ها و کمک های استاد ارجمند جناب آقای دکتر اکبری (استاد راهنمای پایان نامه فوق و ریاست محترم مرکز کامپیوتر دانشگاه علم و صنعت ایران) تشکر نمایم.
طرح کلی بحث:
در بخش اول بحث پس از آشنایی اولیه با معماری اینترنت که بر اساس پروتکل پنج لایه ای TCP/IP استوار گشته به معرفی سرویس های کاربردی در اینترنت پرداخته و آنگاه 4 پارامتر اصلی مربوط به کیفیت سرویس (QOS: Quality of Service) یعنی:
1- پهنای باند (Bandwidth) , 2- تاخیر یا زمان دیرکرد (Delay or Latency Time) 3- تغییرات زمان دیرکرد یا لرزش تاخیر(Delay Jitter-Variations of Latency ) و 4- گم شدن بسته ها (Packet Loss) را تعریف نموده ( برای مطالعه بیشتر می توانید از مراجع [1] و [12] استفاده کنرویس های مجتمع 2- سرویس های تفکیک شده 3- ATM و غیره را به طور اجمالی مورد بحث قرار می دهیم ( البته وارد شدن به جزئیات و تشریح مکانیزم های بکار رفته در هر معماری خود می تواند موضوع مقالات مختلفی باشد)
در بخش دوم به مساله کیفیت سرویس از دید کاربران اینترنت و توقعات آنها از سرویس دهندگان می پردازیم. این پارامترها به سه دسته کلی تقسیم می گردند:
1- پارامترهای مربوط به عملکرد(Performance) که پارامترهایی مثل سرعت اتصال , تاخیر , لرزش تاخیر , گم شدن بسته ها , نرخ هایDownload وUpload را دربر می گیرد.
2- پارامترهای مربوط به اطمینان (Reliability) شامل:
زمان دسترسی (Access Time) , تعداد تلاش ها برای برقراری ارتباط , و سایر پارامترهای مربوط به ثبات و اطمینان سرویس.
3- پارامتر های مربوط به پشتیبانی , امنیت و سهولت استفاده که در جای خود به آنها خواهیم پرداخت.
بخش اول
کیفیت سرویس از دیدگاه برنامه های کاربردی تحت اینترنت
1-1 آشنائی با معماری اینترنت
اینترنت کنونی ریشه در ARPANET , شبکه داده های بخش تحقیقات پروژه در وزارت دفاع ایالات متحده (DARPA) در اوایل دهه 1960, دارد. هدف از پروژه شبکه ARPANET ایجاد یک شبکه قوی برای پشتیبانی از فعالیت های نظامی مانند عملیات بمباران بود.برای نیل به این مقصود , ARPANET بر اساس مدل دیتاگرام (DATAGRAM) استوار گردید.مدل فوق در حقیقت تقلیدی از شبکه پستی است که در آن هر بسته داده بطور جداگانه و بصورت مستقل به مقصد ارسال می گردد.شبکه دیتاگرام دارای ساختار بسیار ساده و در عین حال دارای قابلیت انعطاف خودکار در مواجهه با تغییرات احتمالی در توپولوژی شبکه می باشد.تا سال های متمادی اینترنت بوسیله دانشمندان جهت تحقیقات شبکه و تبادل اطلاعات بین محققان استفاده می شد. دسترسی از راه دور(Remote Access) , ارسال فایل و پست الکترونیکی محبوب ترین برنامه های کاربردی در آن زمان بودند که مدل دیتاگرام در این موارد بخوبی کار می کرد.شبکه جهانی وب (World Wide Web) اینترنت را بشکل اساسی متحول نمود و در حال حاضر WWW بزرگترین شبکه سراسری جهانی شناخته می شود.کاربردهای جدید مانند کنفرانس های ویدئویی دیجیتال , جستجو در وب , رسانه های الکترونیکی , بوردهای گفتگو (Discussion Boards) و تلفن اینترنتی با سرعت خارق العاده ای فراگیر گشته و تجارت الکترونیک- E-Commerce انقلابی در تجارت بین الملل و اقتصاد جهانی پدید آورده است. با ورود به قرن 21 اینترنت به عنوان زیرساخت اصلی جهان ارتباطات درآمده است . در ادامه مدل دیتاگرام زمینه ای برای پیدایش پروتکل TCP/IP گشت که در حال حاضر پروتکل فوق بستر اصلی جابجایی داده ها در اینترنت بوده و کلیه سخت افزارها و نرم افزارهای شبکه جهانی اینترنت بر اساس این پروتکل طراحی و ساخته شده اند. ولی با توجه به نقاط ضعف فراوان پروتکل فوق که در ادامه به برخی از آنها اشاره می گردد پروتکل های جدیدتری مانند ATMبرای جایگزینی با آن طراحی شده اند لیکن مشکل عمده در این جا است که در صورت تصمیم در جهت جایگزینی TCP/IP با دیگر پروتکل ها و یا حتی اگر بخواهیم نسخه جدیدتری را به جای آن بکارگیریم مستلزم آن است که کلیه نرم افزارها و سخت افزارهای موجود در سراسر جهان با مدل های جدیدتر تعویض شوند و این یعنی میلیاردها دلار هزینه. جدای از هزینه فوق برای ایجاد هر گونه تغییر در زیرساخت اینترنت تمامی کشورها باید بطور هماهنگ خود را با تغییرات پدیدآمده انطباق دهند برای نمونه برای جایگزینی نسخه IP4 با IP6 کشور ایالات متحده و برخی از کشورهای اروپایی و استرالیا تاریخ مشخصی را تعیین کرده اند که بعضا متفاوت است لذا تغییرات فوق تنها در داخل این کشورها اعمال می گردد و در مسیرهای خروجی ارتباطی Gateway های خاصی در نظر گرفته شده تا اختلال حاصل نشود. پس به نظر می رسد که برای جایگزینی TCP/IP با پروتکل های جدیدتر که مناسب نیازهای رو به رشد و توسعه یافته اینترنت باشند , زمان و هزینه بسیار کلانی باید صرف شود. با توجه به مطالب فوق به این نتیجه می رسیم که برای انجام هر کار که به اینترنت مربوط می شود شناخت اولیه از پروتکل TCP/IP لازم است. اکنون سعی می کنیم تا پروتکل TCP/IP را تا حدی تشریح کنیم:
اصولا پروتکل در علم شبکه به عنوان قراردادی است که بین دو یا چند دستگاه در شبکه بسته می شود. معمولا برای سهولت و کاهش پیچیدگی هر پروتکل آنرا به چند لایه تقسیم می کنند که هر کدام از لایه ها وظایف خاصی را بر عهده دارند. برای مثال پروتکل OSI هفت لایه و پروتکل های SPX/IPX و TCP/IP هر کدام پنج لایه دارند. لایه های TCP/IP بشکل زیر قرار دارند:
5 - لایه APPLICATION
4- لایه TRANSPORT
3- لایه INTERNET
2- لایه DATALINK
1- لایه PHYSICAL
هر لایه وظایف مختلفی دارد که اغلب به صورت چند بایت Header به داده های لایه قبلی اضافه می شوند یعنی هر گاه داده ای بخواهد از طریق پروتکل TCP/IP منتقل گردد با ورود به لایه Application به چند قسمت تقسیم شده و وظایف لایه Application بشکل چند بایت به ابتدای آن افزوده می گردد و اینکار با انتقال هر بخش از لایه ای به لایه دیگر ادامه می یابد تا در نهایت تکه ای از داده ها به نام بسته (Packet) از طریق محیط انتقالی مانند کابل های شبکه به دستگاه مقصد ارسال گردد و در مقصد نیز لایه ها به ترتیب معکوس نسبت به لایه های مبدا, وارد عمل شده و بایت های Header مربوط را خوانده و پس از انجام عملیات لازم بر روی داده ها و انجام سایر وظائف آنها را به لایه های بالاتر انتقال می دهند. در نهایت داده ها به شکل اولیه در می آیند. حاصل این عملیات انتقال داده ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر از طریق شبکه می باشد .مختصری از وظائف لایه های TCP/IP را از پائین ترین لایه در زیر آورده ایم:
1- لایه فیزیکی :
وظیفه این لایه ارسال و دریافت بیت‌های خاصی می‌باشد که توسط لایه اختیار این لایه قرار داده می‌شود. البته آدرس فیزیکی دستگاه ( مثلاً آدرس تعبیه شده در کارتهای شبکه ) در زیر لایه MAC موجود در لایه فوقانی به بیت ها افزوده می‌شود و لایه فیزیکی تنها مسئول رد و بدل کردن صحیح بیت‌ها از طریق محیط انتقالی مربوط می‌باشد.
2- لایه Data Link :
i. بخش‌های داده موسوم به frame که بسته ها را در بر می گیرند در این لایه تولید می‌شوند.
ii.مسائل مربوط به کنترل خطا شامل شناسایی و تصحیح خطا در این لایه انجام میپذیرند.
iii. کنترل جریان داده‌ها در فرستنده و گیرنده ( تنظیم سرعت فرستنده و گیرنده ) و همچنین برطرف کردن Noise های ورودی از دیگر وظائف این لایه هستند.
iv. در برنامه‌ریزی برای دستیابی به کانال اشتراکی نیز در این لایه صورت می‌گیرد.