خب حالا که با آقای Agner آشنا شدید نوبت به معرفی یکی از با ارزش ترین دست آورد های ایشون در حوزه مدیریت ترافیک میخواییم صحبت کنیم...

توی شبکه از زمان حضرت آدم تا الان :) همیشه یکی از بحث هایی که خیلی مهم بوده هزینه و QoS در شبکه بوده است. منظورم از هزینه چیه؟
الان شرکت های بزرگ مانند Google و AT&T و CISCO دنبال کاهش هزینه یا افزایش بهره وری از شبکه به همراه کاهش هزینه هستند. کلا میخوان از چیزی که سرمایه گذاری میکنند بیشترین سود رو بگیرن. برای اینکار بحث بهینه سازی توی شبکه مطرح میشه. اگر هزینه شبکه یعنی هزینه های نگهداری کاهش پیدا کنه طبیعتا شرکت سرمایه بیشتری برای بهبود QoS کنار میزاره. از طرفی QoS تنها یک پارامتر نیست خودش چندین پارامتر مانند performance، درصد تلفات بسته، زمان رفت و برگشت و... رو شامل میشه که روی کیفیت سرویسی که شرکت ارائه میده تاثیر میگذارد.
حالا همه اینها به کنار بحث دیگه که خیلی مطرح هست مربوط به مقیاس پذیری و درصد خطاست.
امروزه تجارت ها شکل مدرن و مخابراتی به خود گرفته که طبیعتا ترافیک ها هم افزایش پیدا میکنه و چون این ترافیک ها معمولا از یک سرویس استفاده میکنند روی همدیگه اثر میزارن. از طرف دیگه رفتار کاربران هم توی شبکه ها بشدت مهم هست و روی ضریب خطا توی محاسبات تاثیر گزاره.برای همین انتخاب تکنولوژی خیلی مهم هست.
خب همه اینها برای کسی که میخاد یک شبکه راه بندازه چالش هست دیگه. اینا که گفتیم خیلی کم بودن مثلا پارامتر های امنیتی و تحلیل ریسک هم باید به اونها اضافه کنیم. حتی باید compatibility بین پروتکل ها و تکنولوژی های شبکه رو هم بر رسی کنیم. خب اینا همش مسئله است که باید به آنها پرداخت و حل کرد. باید چیکار کنیم؟؟

برای پاسخ دادن به همه این مباحث باید به مباحث طراحی و پیاده سازی شبکه بپردازیم اما برای پاسخ به کنترل و مدیریت ترافیک به همراه مقیاس پذیری شبکه و تحلیل ترافیک شبکه باید از نظریه teleTraffic استفاده کنیم که موضوع این پست هست.
این نظریه میاد به بهینگی شبکه کمک میکنه و همچنین سعی میکنه تا مشکلات QoS را در هر شبکه با هر فناوری حل بکنه. حالا از این تکنیک در SDN ها زیاد استفاده میشه و مدیران شبکه هم نه زیاد ولی از آن استفاده میکنن. اما چیزی که مشخص است این نظریه بر اساس احتمالات و آمار هست بنابراین نیاز به پیش زمینه عمیقی از ریاضیات و ارزیابی کارایی دارد. خروجی حاصل از این آنالیز ها فهمیدن رفتار کاربران با شبکه و پیدا کردن بهینه ترین پیکربندی در شبکه است.

حالا برای درک بهتر بزارید یک مثالی بزنم:
یک شهر کوچک را فرض کنید که دارای 1000 نفر جمعیت است. حالا تمام فامیل های این ها در یک شهر کوچک دیگر هستند. این دو تا شهر هر کدام دارای یک مرکز تلفن هستند که این دو مرکز بطور مستقیم به هم متصل هستند. حال سوال اینجا مطرح میشود که اگر این دو شهر بخواهند با یکدیگر صحبت کنند به چه تعداد خط تلفن نیاز داریم تا این دو مرکز تلفن را به یکدیگر متصل کنیم؟
چیزی که مشخص است اینکه با 1000 تا خط تلفن کار میتونه راه بیافته اما از طرفی هم این روش بهینه نیست و بشدت منابع هدر میره. چون احتمال اینکه همه با هم یک دفعه ارتباط بر قرار کنند خیلی کمه. اگر تعداد خطوط رو یک بگیریم هم به کافی نیست به احتمال بسیار زیادی تماس ها نا موفق میشن. یعنی یکجورایی شرایط رقابتی به وجود میاد. چه کنیم؟
اینجاست که teleTraffic میتونه کمک کند. با صرف نظر از جزئیات روش میتوان پی برد که اگر تعداد خطوط تلفن برابر 64 باشد و بطور میانگین هر نفر در هر ساعت 6 دقیقه صحبت کند آنگاه احتمال موفق بودن تماس ها برابر 99 درصد است. این احتمال اصلا کم نیست.

بزارید یک مثال امروزی بزنم ولی فکر کردنش با شما:
یک سیستم انتقال داده را در نظر بگیرید که طول بسته ها 2400 بیت بوده و سه بسته بطور تصادفی در هر ثانیه وارد سیستم میشود. سوالی که مطرح میشه اینکه 4 خط با سرعت 2400 بیت بر ثانیه بدیم یا یک خط با سرعت 9600 بیت بر ثانیه؟

اینها نمونه سوالاتی هستند که ما را در طراحی شبکه کمک میکنند تا بتونیم بهینه ترین و به صرفه ترین حالت را در نظر بگیریم.
البته این سوالات برای شبکه های نسل سه به قبل بود. الان توی طراحی شبکه و ارزیابی ترافیک، کاربران و مدل های سرویسی که شبکه ارائه میدهد را هم در نظر میگیریم.

زمانی که آقای erlang زمینه های مختلفی برای آنالیز ترافیک ها و رابطه های احتمالی در شبکه ها را بدست آورد به افتخار ایشون هر واحد traffic load را ارلنگ مینامند و با erl نمایش میدهند.
عبارت traffic load یا traffic intencity به مدت زمان بر قراری ارتباط ها در هر واحد زمان است. مثلا فرض کنید که سه تا تماس به مدت زمان 5و10و15 دقیقه در هر ساعت بر قرار میشود. حالا traffic load چند است؟
(5+10+15) / 60 = 0.5 [erl]

حالا اگر traffic load در یک اتصال یا trunck (اتصال فیزیکی) را محاسبه کنیم احتمال مشغول بودن آن trunk است. اگر در گروهی از trunk ها را محاسبه کنیم متوسط تعداد مورد انتظار trunk های مشغول را به ما میدهد.

بریم سراغ مقالات
من چند تا مقاله در این زمینه مطالعه کردم و به نتایجی رسیدم.

با استفاده از تلترافیک میان حد تاخیر شبکه را بدست میارن. اما روش های مختلفی برای تخمین زدن میزان دقیق تاخیر وجود داره. مثلا یک روش تخمین حد تاخیر در شبکه استفاده از fractal teletraffic delay bound است. فرض کن چندین اتصال به سرور وجود داره که میخواییم QoS آن اتصالات رو بهبود دهیم. حال از کجا بفهمیم که QoS برای کی بهتر میشه آیا برای یک اتصال بهتر میشه یا برای همه. توی اغلب مقالات میان QoS کلی شبکه و سیستم را بررسی میکنند نه صرفا یک اتصال. حالا در شبکه هایی که QoS آنها در یک بازه زمانی یکسان و تکراری است (از نظر آماری) میشه از FTDB استفاده کرد.

با تلترافیک یک روش جدید برای NOMA پیشنهاد میکنند. توی شبکه های نسل 4 به قبل از روش OMA استفاده میکردن که تداخل سیگنال وجود ندارد اما توی شبکه های نسل 5 به بعد از NOMA استفاده میکنند. NOMA یک روش دسترسی چندگانه است که اجازه تداخل کنترل شده روی سیگنال ها Non-Orthegonal رو میده. این سیگنال ها نسبت به هم عمود نیستند برای همین تداخل دارن. مزیت NOMA استفاده بهینه بر اساس شرایط کانال و همچنین به تعداد کاربر بیشتری با QoS متفاوت میشه سرویس داد.
از این نظریه توی شبکه های برق و شبکه های نوری و حتی ATM ها نیز استفاده شده که توی این مقال نمی گنجد :)

یکی از مهم و تخصصی ترین کنفرانس ها ITC است. این اولین و قدیمی ترین کنفرانس در حوزه traffic و ارتباطات شبکه است. الان نویسندگان به درخواست این کنفرانس دارن یک کتابی تهیه میکنن به نام 100Most Frequent Errors که 100 اشتباه رایج در ارزیابی ها را بیان میکنه.
اوایل این کنفرانس مباحثی برای مشکلات ترافیکی برای چند رسانه ای ها؛ مدل سازی ترافیک در شبکه های سیار و شبکه های ISDN بود. اما بعدا موضوعاتی مانند کاربرد teletraffic در شبکه های نسل 5 و هوش مصنوعی، ارزیابی شبکه های مجازی، QoE و کاربرد teletraffic در دنیای هوشمند را نیز اضافه کرد.

و یک چیز شوک آور اینکه کنفرانس های دیگه به پای این کنفرانس نمیرسن. یعنی بقیه کنفرانس ها و ژورنال ها بیشتر زمینه ارزیابی کارایی رو شامل میشن. اما ITC صرفا برای ترافیک شبکه و مدل سازی شبکه است.
موارد زیر در زمینه ارزیابی کارایی با تمرکز بیشتر بر روی شبکه خوب هستند:
1. ACM Transactions on Modeling and Performance Evaluation of Computing Systems
2. ACM SIGMETRICS (IMC )
3. ACM SIGCOMM Computer Communication Review

الان که دارم اینو مینویسم اینقدر مطلب جدید توی این حوزه و کاربرد مدل های نظریه جدید توی شبکه یاد گرفتم که نمیتونم اینجا بگم. به مرور زمان و میان پست ها بگم شاید بهتر باشه. ولی خدایی فکرشم نمیکردم که اینقدر نظریه توی مدل و طراحی شبکه داشته باشیم. واقعا دلچسب و زیادی حجم شون نا امید کننده است :)
هرچند اگر بخواییم این مسیر رو ادامه بدیم فکر کنم باید به مسائل ارزیابی کارایی هم اشاره بکنیم.
اینا رو گفتم صرفا درباره نظریه teletraffic اما بنظرم حق مطلب ادا نمیشه. بزارید یکم درباره اشخاص سر شناس توی حوزه ارزیابی شبکه صحبت کنیم. الان شبکه های بی سیم نسل 5 و 6 بسیار مورد توجه هستند و این اشخاص هم دارن روی ارزیابی این شبکه ها کار میکنند.
1. Michela Meo
2. Markus Fiedler
3. Tobias Hossfeld
4. Fabrice Guillemin
5. Michael Menth
6. Dario Rossi
7. Benny Van Houdt

خودم به شخص با Markus Fiedler زیاد حال نکردم چون زمینه پژوهشی اش اصلا برام جالب نیست. این آقا کلا داره روی VR و ارزیابی این برنامه ها کار میکنه.
آقای Benny Van Houdt هم صرفا پژوهش هاش درباره مدل های مارکوی و کمی الگوریتمی است تا شبکه.
آقای Michael Menth به نظرم خیلی شبکه ای هست و خیلی تخصصی روی SDN و امنیت کار میکنه. اما قدیما بیشتر روی SDN کار میکرد نمیدونم کی گولش زده.
خانم Michela Meo هم بنظرم خیلی کارای ارزیابی شبکه اش خوبه من خیلی خوشم اومد. اتفاقا ایشون یک صحبتی درباره این داره که چرا ما باید ارزیابی کارایی رو به دانشجو های شبکه یاد بدیم که حتما بعدا دربارش صحبت میکنم.
چیزی که بشدت جالبه اقلیت اینا حداقل یک مقاله توی زمینه quantum دادن مثلا آقای Fabrice Guillemin یک مقاله درباره الگوریتم مسیریابی توی quantum network ها داده.
بقیه خیلی ارزیابی کارایی کار میکردن تا شبکه برای همین بهشون نمی پردازم.
اما هنوز به محقق مورد علاقم توی شبکه اشاره نکردم. این آقا کسی بود که علاقه من رو برای ورود به دنیای شبکه بیشتر کرد. پژوهش های این شخص رو خیلی دوست دارم بعدا درباره این شخص هم صحبت میکنم.

قبلا گفته بودم که پژوهش هایی که انجام میشه باید از یکی از سه روش زیر ارزایابی بشه:
1. ریاضیات و فرمال
2. شبیه سازی و مدل سازی
3. تجربی و پیاده سازی در دنیای واقعی
توی شبیه سازی چالش های زیادی است یکی از این چالش ها نبود dataset. یعنی داده اولیه ای وجود نداره که روش رو بتونی ارزیابی کنی.
یکی از datasetDB های معروف که میشه بهش مراجعه کرد و توی خیلی از مقالات بهش اشاره شده سایت crawdad.org است. این سایت زیر نظر IEEE-dataport است. حجم دادهاش زیاده و برای استفاده رایگان محققان و پژوهشگران است. تنها باید توی سایت IEEE-dataport ثبت نام کنید و بعدش برید به این لینک. بعد از همه اینها میتونید از سایت دانلود کنید.

البته سایت های دیگه ای هم هستند مثل kaggle، paperwithcode و opendatalab. البته که خود گوگل هم یک انجین جست و جو به نام datasetsearch داره که میتونید استفاده کنید.
این سایت هم بنظرم خیلی جالب اومد. این مخصوص داده های mobility هست. برای پژوهش هایی که تحرک رو هم شامل میشه. البته باید برید گیت هابش تا بتونید استفاده کنید.

ولی خودمونیم ها وقتی نوبت به کد زدن میرسه محقق ها ریکلس میکنن. چندتا Repository دیدم کدهاشون رو ببینی فکر میکنی ناقصه. اصلا جزئیات نداره انگار.

یعنی اگر کد نمیزاشت توی گیت هاب شخصیتش بالا تر بود تازه ما هم ناراحت نمیشدیم.
اکثرا هم اصلا کدر نیستن. کد هاشون رو ببینی یک چیز کثیف با کامنت های چینی نوشتن که میخوای سریع سیستم رو خاموش کنی که ویروسی نشه. بعدشم از خواب بیدارشی
الانم که اینقدر سطح abstraction رو بالا بردن توی کد ها که فکر کنم دو روز دیگه کل شبیه سازی میشه یک خط.
پژوهش هم قدیمیش خوبه

یکی ار بچهای دانشگاه یک ربات تلگرامی ساخته که بر اساس مدل Gemini هست.این دوستمون بصورت شخصی توی فضای ابری بالا آوردتش که بنظرم جالبش میکنه. هنوز درست و حسابی مدلش train نشده.
یکم باهاش کارکنید ببینید منوچهرخان چطوریه :)
@manoochehrKHAN_bot

یادمه زمانیکه داشتم درس ارزیابی کارایی میخوندم استاد این درس معنی likelyhood و probability را یکی در نظر میگرفت. اما من که میرفتم بعد مرجع میخوندم میدیم یک جا نوشته probability یک جای دیگر نوشته likelyhod. بعدشم نرفتم ببینم که این دو تا چه تفاوتی باهم دارن . توی مترجم هم میزدیم کلمات شبیه هم میاورد که اصلا قابل تفکیک نبودن. اما واقعیت این است که این دو کلمه باهم متفاوت هستند. برای فهم بهتر اون یکی از این ویدئو هایی که گذاشتم رو میتونید نگاه کنید:
1. In Statistics, Probability is not Likelihood
2. Maximum Likelihood, clearly explained!!!
3. the most important theory in probability

سلام دوستان
سال نو مبارکتون باشه. ایشالله سال خوبی برای شما و عزیزانتون باشه🌺

میگما خداروشکر دیگه خبری از یک جلو و عقب کردن ساعت نیست که دوباره طنز های مسخره توی اینستا رو ببینیم. 😅😂

این همه پست گداشتیم و حرف از QoS زدیم ولی این QoS چیه؟ خوردنیه؟ تزریق کردینه؟

فیلد شبکه ها کامپیوتری تاریخچه ای پر از چالش و پر بحثی داشتند تا شکل فعلی و پیرشرفته پیدا کنند. یک دوره ای بود که اصلا پژوهشگران سر این که چه پروتکلی مقاوم و چه پروتکلی نسبت به بقیه برتر هست دعوا میکردند که آن زمان معروف شد به دوره protocol wars.
بعد ها پروتکل های مختلفی مطرح شد که سازمان دفاع آمریکا پروتکل TCP/IP یا بهتر بگیم پشته TCP/IP رو مطرح کرد. این روش از بقیه روش ها برای پیاده سازی راحت تر برتری داشت. اما از آنجایی که شبکه اقیانوس پهناوری هست تفاوت نظر و نگرش ها تنها به protocol war منتهی نشد. یکی از پر بحث ترین مباحث شبکه که از زمان حضرت آدم مطرح است بحث QoS یا کیفیت سرویس هست.
همونطور که میدونید ما توی شبکه یک چیزی داریم به عنوان Quality of Service یا QoS. این یک پارامتر در شبکه است. به طور دقیق تر QoS خود مجموعه ای از پارامترها است. پارامترهایی مثل نرخ تلفات بسته، کارایی، تاخیر، گذردهی و... . این پارامتر ها را هم کاربر میتواند متوجه آن شود و هم شبکه. عوامل و functionality های مختلفی در شبکه بر روی هر یک از آنها میتواند اثر گذار باشد. مثلا پروتکل های مسیریابی به علاوه پروتکل های انتقال داده میتواند بر روی تاخیر اطلاعات تاثیر بگذارد.
اما نظر نهایی درباره QoS را بر خلاق QoEمتخصصان شبکه میدهند چون این کار بچه بازی نیست :)
متخصصان شبکه از زمانی که شبکه های نسل 3 آمد سعی داشتند تا کیفیت سرویس را در شبکه مطرح کنند و برای آن راه حلی پیدا کنند. اما این پارامتر به آسانی قابل حل نیست و یک راه حل ندارد زیرا در شرایط مختلف پارامتر ها میتوانند وابسته به هم و در تضاد هم عمل کنند.
راه حل هایی که برای QoS مطرح میشود بر اساس نظریه صف و بر اساس احتمالات است. در نتیجه راه حل کلی برای آن وجود ندارد و وابسته به شرایط و شبکه است.
متخصصان شبکه روش های مختلفی مانند differentiated service، MPLS و integrated service را پیشنهاد دادند که تا یک زمانی خوب بود و کار میکرد اما از یک جایی به بعد سر بار زیاد و مدیریت آن ها سخت میشد. همچنین DS و IS نمیتونست مهندسی ترافیکرا پشتیبانی کند. مهندسی ترافیک یعنی چی؟ مهندسی ترافیک به بهینه سازی عملکرد شبکه ها میپردازد. به طور کلی، این حوزه شامل به کارگیری فناوری و اصول علمی برای اندازه گیری، مدلسازی، توصیف و کنترل ترافیک اینترنت است و از این دانش و تکنیک ها برای دستیابی به اهداف عملکردی مشخص استفاده میشه.
وقتی که TCP/IP به عنوان بهترین گزینه برای رشد شبکه ها در نظر گرفته شد تمام شبکه ها مبتنی بر IP شدند. خب این باعث میشد که خیلی از پروتکل هایی که مبتنی بر IP نبودند از رده خارج شوند یا یک تبدیلی بر روی این بسته ها انجام شود که معمولا از روش encapsulation برای آن استفاده میکنند.
وقتی شبکه ها مبتنی بر IP شد یک ساختار واحد برای بسته ها به وجود آمد. این ساختار باعث شد تا یک سرویسی به نام IS برای فراهم کردن QoS به وجود بیاد. اما این سرویس خالی از مشکل نبود. مشکلاتی که داشت این بود که تنها برای IP بود، سربار بالایی به دلیل پروتکل RSVP داشت و میان دامنه ای نبود. یعنی از یک سیستم نهایی به یک سیستم نهایی دیگر تعریف میشد کاری به تکنولوژی های شبکه نداشت. علاوه بر اینها مشکل دیگری آن این بود که سیاست های مختلفی در شبکه ها ممکن بود وجود داشته باشه ولی این سرویس از آن به خوبی پشتیبانی نمیکرد. کاریم به این نداریم که نمیشد که هزینه برای آن تعریف کرد.
اما دیدند هیچ چیزی مهم تر از پول نیست. بعد از آن گفتند خب چه غلطی بکنیم که این گند رو به خوبی و خوشی جمعش کنیم. حاصل این فکر سرویس DS بود. این سرویس از مفهوم SLA استفاده کرد تا بتونه یک قرار داد مشتری و فراهم کننده بنویسه. اینجوری هر دو طرف متعهد میشدند که چه سرویسی ارائه میکنند و چه هزینه ای باید پرداخت بشه. علاوه بر آن این سرویس یک مفهوم جدیدی رو به وجود آورد به نام PHB یا per-hub behavior . این ویژگی میگفت هر مسیریاب یا سوئیچ در شبکه میتواند رفتار مختلفی با بسته ها داشته باشد. اینجوری کلاس های مختلفی برای بسته ها به وجود آمد که تعداد آنها 14 بود. این سرویس سه نوع کلاس داشت best-effort، Assured و Expedited. کلاس BF همون روش انتقال اینترنت سنتی بود که فقط سعی میکرد بسته را به کاربر برساند طوری که همه کاربران راضی باشند. کلاس AS پارامتر های QoS را در شبکه با کلاس های مختلف تضمین میکرد و قول میداد که آستانه را حتما رعایت کند حتی زمانی که دستگاهی در شبکه خراب میشد. سرویس EX یک چیزی بین BF و AS است که مثلا برای تاخیر یک حداکثری میداد و میگفت به احتمال 99.9 درصد این آستانه را در بسته ها رعایت میکنم. خوبی این کلاس ها این بود که سیاست های مختلف در شبکه ها میتوانست رعایت بشه همچنین در فروش و محاسبه هزینه روش مشخصی میتواند وجود داشته باشد.

پس یعنی گل سر سبد بود؟ خیر این روش مشکل مهندسی ترافیک را حل نکرده بود. همینطور تنها از IP پشتیبانی میکرد.
بعد از آن تکنولوژی ای به نام MPLS آمد که یک اسکی از شبکه های ATM بود. توی شبکه های ATM ما روی بسته ها برچسبی میزدیم که کار همون آدرس رو میکرد. توی MPLS هم مین کار رو میکنیم که بهش label میگن. این label ها کار مسیریابی رو انجام نمیده و کلا فقط forwarding میکنه تا به نقطه ای برسه که یا از دامنه MPLS خارج بشه که در اینصورت مسیریابی IP انجام میشه یا به مقصد برسه و تمام. اما MPLS خوبی ای که داشت این بود که سریع و سبک بود. علاوه بر اون با هر تکنولوژی مثل بسته های IP و بسته های ATML و x.25 کار میکرد. چون کلا encapsulate میکرد. بعد این امکان رو میداد تا بتونیم مسیرهای انتها به انتها تعریف کنیم که بهش میگن e2e. البته مزیت های خیلی زیادی دیگه ای هم داشت که بهش نمپردازم مخصوصا مهندسی ترافیک را خیلی خوب کرده بود. اما بازم خالی از مشکل نبود. مشکلی که داشت توزیع برچسب بود. چجوری اونها lable ها رو به دیگر مسیریاب ها و شبکه ها بر سونیم. برای همین یک پروتکلی ساختن به نام LDP که کارش فقط توزیع برچسب بود. اما یک مسئله دیگه ما باید قبل از توزیع برچسب بسته های LDP رو مسیریابی کنیم. توی شبکه های بزرگ هم این مسیرها همش عوض میشن حالا باید باز پروتکل مسیریابی مثلا OSPFاجرا و باز LDP. برای همین گفتن شاید مهندس باشیم اما چیز که نیستیم خب یک کاری کنیم همین پروتکل های مسیریابی کار توزی برچسب رو هم انجام بدن برای همین یک چیزی اومد به نام OSPF-TE که هم مدریت ترافیک و مشکلات نسخه های قدیمی OSPF رو بهتر کرده بود و هم توزیع برچسب میکرد.
اما این ها همه ماجرا نبود. کلا این مهندس ها رو ول کنی هی میخوان مشکل درست کنن و اون مشکل رو حل کنن.
یک روزی متخصصین شبکه از خواب بیدار شدن و گفتن که آقا همه اینا اوکی شد اما چجوری شبکه رو مدیریت کنیم و بهترین سیاست ها رو روی شبکه ها اعمال کنیم تا این پارامتر ها را به بهینه ترین حالت در شبکه داشته باشیم. اینجوری شد یک تکنولوژی به وجود آمد به نام SDN یا نسخه اینترنتی یا شبکه wan آن به نام SD-WAN.

البته QoS یک تاریخچه قدیمی تر و پر از جزر و مد داشته که من اینجا یک خلاصه مفید از مطالب مهمش گفتم.
از انجایی که SDN یک مبحثی هست که توجه زیادی به اون شده و مورد علاقه خیلی هاست درباره آن به صورت جداگانه و در آینده صحبت میکنم

#دل_نوشته
بچه های ارشد امیرکبیر باید تا آخر ماه دوم ترم دوم پروپوزالشون رو معرفی کنن و ازش دفاع کنن. تنها هم رشته شبکه و معماری هست که دفاع پروپوزال داره.
من تا موقع پروپوزال هیچ ایده ای از دفاع کردن نداشتم. اصلا نمیدونستم باید چیکار کنم. به ما گفته بودن برید مقاله بخونید و عنوان های بروز و مورد علاقه تون رو پیدا کنید به عنوان پروپوزال بدین. منم اون موقع داشتم دوران سختی رو سپری میکردم. خیلی دوستا داشتم یک کار ترکیبی از پهپاد و SDN توی شبکه های نسل 6 انجام بدم. یا اینکه بیام یک framework جدید برای aerial integration بدم. یا حتی بیام روی مسائل کنترل ازدحام و slicing شبکه کار کنم.
مقاله های مختلف و زیادی رو میخوندم. از طرف دیگه باید کاری میکردم که اگر خواستم اپلای کنم به مشکل نخورم. همینطور بتونم مقاله رو تا تابستون سال بعدش جمع کنم. بچه های سال بالایی هم توصیه میکردن حتما عنوانی رو انتخاب کن که کد شبیه سازی داشته باشه.
چند روزی گذشت و من یک موضوعی رو خواستم شروع کنم با استفاده از پهپاد ها و HAPS یک کاری بکنم اما یادم نمیاد دقیق چه کاری میخواستم بکنم.
بعد از صحبت با استاد صبایی موافقت ایشون رو گرفتم و فرداش با محمد حسین صحبت کردم. گفت حاجی از پهپاد و کلمه drone تا میتونی فرار کن چون ممکنه بعدا توی اپلای به مشکل بخوری. هعیییی ...
باز شروع کردم به گشتن و پیدا کردن عنوان. رفتیم با بچه های سال بالایی یک چایی خوردیم و درباره کارشون باهاشون صحبت کردم تا ببینم دارن چه کارهایی رو پیش میبرن. شاید منم جذب عنوانشون شدم.
10 روز مونده بود به تعیین پروپوزال و رفتم پیش استاد خرسندی. گفتم استاد همچین موضوعی هست و من نتونستم یک عنوان خوب پیدا کنم. استاد گفت برو پیگیر کار آقای اعتدادی شو که داره زمانبندی کار میکنه فقط کاری که تو باید بکنی اینکه مسئله رو پویا و تحرک گره ها رو در نظر بگیری. من هم گفتم اوکی و کار رو شروع کردم. خوشحال از اینکه بالاخره یک عنوانی دارم و یک قدم جلو رفتم.
کلا یک هفته تا روز دفاع پروپوزال مونده بود. من که اصلا نمیدونستم که زمانبندی چیه رفتم همینجوری مقاله های 2022 به بعد رو دانلود میکردم و میخوندم. فکر کنم 54 تا مقاله رو دانلود کردم و همرو خوندم تا ببینم اصلا مسئله چیه و چه باید کرد. زمانبندی هم بی در و پیکر هست و فرق بین زمانبندی وظایف با منابع رو نمیتونستم تشخیص بدم.
روز دفاع دوتا استاد از رشته معماری برای من آوردن به عنوان داور که باید این دوتا عزیز رو قانع میکردم که بله آقا کار من خوبه و میشه روش کار کرد. خداروشکر اون شب به خیر گذشت.

حالا چرا اینا رو گفتم ؟
چند روز پیش داشتم با بچهای ورودی جدید صحبت میکردم و راهنماییشون میکردم و دلداری میدادم شون که بگم آقا پروپوزال همچین اهریمنی هم که فکر میکنید نیست. استادا میدونن که تازه کارید و دست نوازش میکشن بر سرتون. البته بعضی ها هم نوازش شون یکم محکمه. ولی از قدیم گفتم چوب استاد گله هر کی نخوره خله :) مثلا الکی
حالا امیدوارم این حرفا بتونه کمکی به کسایی باشه که الان توی همچین وضعیتی هستن. کلا زندگی سخت و پر از مشکلات و پستی و بلندی هاست. اگر بخواییم احیا بگیریم و ذکر مصیبت بگیم که کاری از پیش نمیره باید ادامه داد. منم توی روزای سخت زندگیم داشتم پروپوزال و عنوان پیدا میکردم. الان به خودم نگاه میکنم میبینم چه مسیر طولانی رو اومدم نباید شرمنده خودم و مهدی قدیمی بشم.

شبکه های سنتی هیچ عامل هوشمندی نداشتند و صرفا یکسری دستگاه بودند که الگوریتم های مشخصی را پیاده میکردند که قابلیت تنظیم پارامتر بر روی آن ها را سخت میکرد.
از آنجایی که شبکه های سنتی مدیریت بسیار پیچیده ای داشتند و مهندسی ترافیک در ان ها لحاظ نمیشد تصمیم بر ارائه یک راه حل کارآمد و مفید جهت حل این مشکل در شبکه های نسل بعدی شد. اسم این راه حل SDN یا Software-defined network بود. اما تنها دلیل استفاده از SDN مدیریت بهتر شبکه نیست. SDN قابلیت های دیگری مانند: مهندسی ترافیک، مدیریت QoS، بهینه سازی کاربرد های شبکه، هوشمند سازی شبکه (استفاده از هوش مصنوعی)، کاهش سربار مدیریتی نسبت به شبکه های سنتی، پشتیبانی از تکنولوژی های مجازی سازی مثل NFVها را به همراه دارد.
اما SDN چیست؟ در سال 2004 مقاله ای تحت عنوان the soft router architecture منتشر شد که در آن کار گروه IETF توانست یک چهارچوبی برای جداسازی صفحه کنترل از داده پیدا کند. از طرف دیگر در دانشگاه stanford دانشجو ها داشتند روی یک پروژه برای پیاده سازی نرم افزاری سوئیچی کار میکردند که حاصل آن یک پروتکل جدید به نام openflow بود. این پروتکل اساس شبکه های مبتنی بر SDN شد. در همان سالی که openflow معرفی شد یک سیستم عامل مخصوص شبکه به نام NOX هم اومد که از این پروتکل و SDN پشتیبانی میکرد. در نهایت در سال 2011 یک سازمانی به نام ONF صرفا برای توسعه SDN و مشتقات آن ساخته شد.
به طور کلی SDN شبکه را به دو بخش Control plane و data plane یا همان forwarding تقسیم میکند. اینگونه شبکه به قسمت هایی که بهم وابستگی ندارد شکسته میشود. بخش کنترلر وظیفه مدریت بخش data و اعمال سیاست های مدیران شبکه را بر عهده دارد. این مرکز امکان مدیریت متمرکز شبکه و دستگاه های آن را برای مدیران فراهم میکند. البته مشکل آن بخش سرعت بسیار پایین آن نسبت به صفحه data است. برای همین امروزه بیشتر از مدل توزیع شده صفحه کنترلر استفاده میکنند.
بخش data مسئول forward کردن بسته های شبکه به دستگاه یا hop بعدی است.
به طور مثال فرض کنید یک بسته وارد شبکه مبتنی بر SDN شده. حال دستگاه های مسیریاب در آن شبکه مسئول مسیریابی آن بسته بر اساس قوانین و سیاست های تعریف شده توسط مدیران در صفحه کنترلر هستند. این بسته بعد از مسیریابی و اعمال فیلترهای بسته به hop بعدی ارسال میشود. سپس دستگاه مسیریاب اطلاعات به دست آمده از جریانی که آن بسته به آن تعلق دارد را به صفحه کنترلی ارسال میکند تا مدیران بتوانند در تصمیم گیری های آینده کارکرد شبکه را بهبود دهند.
اما در این زمینه دو تا مفهوم بسیار کاربرد دارد: North bound و south bound. در پروتکل openflow دو تا عبارت آمده است که هر کدام بیانگر یک ارتباط خاص و مشخص در شبکه هستند.
ارتباطاتی که با north bound انجام میشود بین برنامه ها با کنترلر شبکه است و ارتباطات مبتنی بر south boudn بین کنترلر و دستگاه های شبکه است.
خب تا اینجا یکسری از مفاهیم بیان شد حالا بزارید یک تصویر منسجم نسبت به قبل بسازیم.
فرض کنید یک شبکه دارید که یک سرور برنامه کنترلر را اجرا میکند و سرور های برنامه های کاربردی هم یک طرف هستند و همینطور ارتباطات شبکه توسط مسیریاب ها و سوئیچ ها انجام میشود. حالا میخواهیم سیاست های شبکه را بر روی دستگاه ها اعمال کنیم. اینکار توسط openflow بین کنترلر و دستگاه ها صورت میگیرد. یعنی این پروتکل یک API بین صفحه کنترل و داده است.

امروزه به SDN خیلی توجه شده اما این به معنی بی نقص بودن نیست. SDN هنوز دارای مشکلات متعددی است. یکی از مسائلی که هنوز مورد بحث است بحث سازگاریهای امنیتی بین سوئیچ های متصل به کنترلر در شبکه SDN است. این مشکل به دلیل تاخیر پردازش قوانین و نصب آنها در هر دستگاه به وجود می آید. به عنوان مثال مهاجم میتواند آنقدر دستگاه را سرگرم کند تا تاخیر پردازش و نصب قوانین کند تر از دستگاه های دیگر شود. از آنجایی که این مسئله یک مسئله مربوط به امنیت شبکه است مقالات روی این موضوع توسط پژوهشگران حوزه امنیت کامپیوتر نوشته میشود.
اما از مشکلات دیگر در حوزه SDN مسئله مقیاس پذیری و قابلیت اطمینان است. همونطور که قبلا هم گفتم یکی از مشکلات SDN کند بودن یا آهسته بودن صفحه کنترل است. از طرف دیگر تعداد جریان ها و ارتباطات در شبکه در هر ثانیه میتواند به بیش از 1000 تا جریان برسد. این امر موجب میشود که تصمیمات مدیریتی در شبکه و اعمال قوانین جدید با مشکل مواجه شود. راه حل آن مقیاس پذیری صفحه کنترل است. یعنی بتوان چندین صفحه کنترل داشت و این ها با همکاری هم صفحه داده را کنترل کنند. اما این مورد هم چالش دارد. اولین چالش آن مسئله sync بودن آن هاست. یعنی در همه کنترلر ها حالات با وضعیت شبکه باید یکسان باشد. در صورت همگام نبودن وضعیت در یک کنترلر آنگاه تصمیمات و قوانین در شبکه دچار ناسگاری میشود.

مسئله قابلیت اطمینان هم بسیار مهم است. از آنجایی که شبکه دارای یک کنترلر مرکزی است سوال پیش میاد که اگر آن از کار بیافتد چه اتفاقی در شبکه رخ میدهد؟
چیزی که مشخص است آن است که هدف از SDN ارائه یک واحد مدیریتی یا صفحه کنترل است. اگر صفحه کنترل از دسترس خارج شود ممکن است که صفحه داده به درستی کار خود را انجام دهد. اما ارتباط آن با صفحه کنترل قطع میشود و اینگونه اطلاعات از وضعیت شبکه نادرست و نامعتبر میشود.

اما چیزی که به نظرم جالبه این است که شما میتوانید با استفاده از تکنیک های overlay از یک شبکه غیر SDN یک شبکه متصل به SDN بسازید. به عبارت دیگر میتوانید با استفاده از تکنیک های tunneling که آن tunnel بین دو شبکه SDN ایجاد شده است از روی یک شبکه غیر SDN عبور کند. این شبکه غیر SDN کار اتصال بین ان ها را انجام میدهد. اینگونه اطلاعات آماری را میتوانید از شبکه غیر SDN دریافت کنید. لزومی ندارد که دو شبکه SDN متفاوت باشند میتواند آن tunnel از یک شبکه SDN به خودش ایجاد شود که از یک شبکه غیر SDN عبور میکند.

با توجه به تمام مشکلاتی که SDN همچنان دارد حتی برای سازگاری با شبکه های نسل بعد، شرکت های مهندسی شبکه راه حل های خود را برای ساخت SDN ارائه میدهند. در اینصورت راه حل های شبکه های SDN میتواند در هر طراحی و پیاده سازی در شبکه و محیط های عملیاتی مختلف متفاوت باشد. در نتیجه راه حا های SDN یکی نیست که بگیم مثلا راه حل فلان شرکت بهتر است. به عنوان مثال راه حل های SDN شرکت CISCO بسیار خوب در محیط های عمومی میتواند پاسخگو باشد.

در ادامه چند تا پست هم از مقالات مرتبط و فناوری هایی همچون openflow و hyperflow به طور abstract صحبت میکنم. درباره کاربرد های SDN در شبکه های نسل جدید هم یک پست کوتاه میزارم تا بحث SDN فعلا بطور خوبی جمع بشه.

‎هر که شود صید عشق کی شود او صید مرگ
‎چون سپرش مه بود کی رسدش زخم تیر

https://youtu.be/9H5jDcN2cGQ

سازمان IEEE یک دوره کوتاه گذاشته درباره شبکه های بی سیم نسل 5 و آینده مبتنی بر فضای ابری که بنظرم واقعا دوره شاهکاریه. خیلی دوست داشتم توی این دوره شرکت کنم ولی حیف که دستمون کوتاه است. مدرس این دوره آقای Panteleimon است.
اما چه میشه کرد مایی که دستمون به این مطالب نمیرسه باید بریم یوتیوب ComSoc تا بتونیم به یک چیزی چنگ بزنیم. کانال یوتیوبی این گروه یک playlist داره که تنها درباره شبکه های نسل 6 و پیشرفت هایی که اخیرا در این حوزه شده صحبت میکنه. هفته پیش قسمت 17 ان اومد که یادم رفت باهاتون به اشتراک بزارم.

خب من چند روزه داشتم کنفرانس SoftCom رو نگاه میکردم که ببینم چی به چیه و سال 2024 چه خبر بوده توی حوزه software و telecom.
یک خلاصه بگم و بعد درباره مقالات جالبش یک کمی صحبت کنم.
این کنفرانس بیشتر بر روی AI و نرم افزار به همراه کاربرد هاشون توی حوزه telecom صحبت میکنه و توی این کنفرانس مقالاتی رو دیدم که خیلی دارن روی شبکه های نسل 5 کار میکنند. برخی از مقالات هم توی حوزه خودرو های هوشمند سطح 3 به بالا متمرکز بودند. یک نکته دیگر اینکه صحبت از امنیت هم توی این کنفرانس شده مثلا توی حوزه خودرو. بقیه موضوعات جالب نبودن مثلا سیستم Recomendation مبتنی بر فضای ابری برای تحصیل دیگه چه ستمیه.
به هر حال بریم سراغ برخی مقالات جالب توی حوزه که یک خلاصه ای بگم.
یک مقاله ای بود درباره کاربرد SDN در شبکه های IOT که گفته بود توی محیط IoT برنامه های کاربردی زیادی وجود دارد که همه این ها نیازهای متفاوت دارند که در نتیجه نیاز به تخصیص بهینه منابع در شبکه است. یک روش DDQN پیش نهاد دادند که این مشکل را حل میکنه. هم کارایی سامانه رو بهبود میده و هم QoS رو مد نظر داره.
یک مقاله دیگر هم در باره ترافیک های anycast صحبت میکرد که میگفت توی این شبکه ها عوامل مختلفی وجود داره اما اون مقاله پارامتر های مهم رو توی طراحی این شبکه ها معرفی کرده بود. نتایجش هم experimental هست.
در شبکه های نسل 5 و 6 میخوام صحبت کنم. یک مقاله درباره مسیر جریان های ترافیکی انتها به انتها در شبکه های نسل 5 که multi-Tenent هستند صحبت میکنه. multi-tenent یعنی فرض کنید که شما یک شبکه ای بر روی زیر ساخت شبکه دیگر میسازید یا برای سرویسی که ارائه میدهید چندین شبکه و زیر ساخت های آن را اجاره میکنید. مشکلی که به وجود میاد بحث پیدا کردن مسیر برای ترافیک های سرویس است که ارائه میدهید تا بخواهد از این شبکه های اجاره ای عبور کند. حال تجرک کاربر رو هم لحاظ کرده که توی این مورد مسیریاب ها خوب عمل نمیکنند. نتایجش هم تجربی است.
یک مقاله دیگر هم درباره آنتن های MIMO که از تکنیک guard-trace استفاده میکنند در شبکه های نسل 5 صحبت میکرد که میخواهد بهره وری و کارایی این آنتن ها را بهبود دهد.
یک مقاله دیگر هم درباره call stay time در شبکه های نسل 5 صحبت میکرد. مشکل محاسبه زمان اقامت یا مدت زمان اتصالات در این شبکه است. این موضوع میتونه توی تخصیص منابع، handover و پیشبینی تحرک کاربر به کار گرفته بشه. البته باید گقت که این قضیه خیلی وقت هست که در مقالات بهش اشاره شده و مقاله ای ندیده بودم که تنها بر روی CST تمرکز کنه. توی این مقاله یک اندازه گیری انجام داده و درباره توزیع ها و واریانس آن ها صحبت کرده.
در شبکه های نسل 6 هم درباره شبکه های Non-Terrestrial و ماهواره ای مقاله دادن. در مقاله اولی از کاربرد RIS ها در شبکه های Non-Terrestrial . در واقع داره درباره کارکرد های RIS همچون تقویت سیگنال و انتشار آنها در شبکه های نسل ششم غیر خشکلی صحبت میکنه. مثلا شبکه ای در روی دریا یا جو فرض کنید که از RIS ها استفاده میکنند. RIS ها باعث مشوند تا محیط مخابراتی قابل کنترل باشد. این فناوری برای شبکه های نسل 6 معرفی شده. زیرا نوع سیگنال های مورد استفاده در این نسل متفاوت است.
ما یک مدل ارتباطی داریم به نام FSO یا free-space optical comm. این مدل ارتباطی بی سیم، با استفاده از نور یا فرکانس های نوری (visiable) مثل لیزر امکان ارتباط بین زمین و خارج از جو زمین را با سرعت نور، پهنای باند بالا و امنیت بالا فراهم میکند. اما مشکل این است که دما، باد و فشار اتمسفر بر روی این سیگنال اثر میزاره. به این نقاط از جو که این عامل ها را دارد Turbulence-induced atmospheric scintillationگویند. حالا یک مقاله اومده این مشکل ر و با UAV سعی کرده بهبود بده.
یک مقاله دیگه هم برای handover کردن ارتباط بین ماهواره های LEO یا Low earth orbit بود که شبکه های نسل 6 خیلی مهم میشه. اگر خواستید یک نگاهی هم به این مقاله بندازید من دیگه تموم شدم :)
بنظرم این پست میتونه به بچهایی که میخواهند پژوهش رو ادامه بدن و با مشکلات رایج در شبکه آشنا بشن کمک خوبی بکنه

از ترم دوم دانشگاه که درس ارزیابی خوندم به یک نتیجه واقعی و مهم توی حوزه شبکه رسیدم و اون این که شبکه های کامپیوتری و مخصوصا شبکه های آینده بشدت بر روی مباحث ارزیابی کارایی و مباحث سنگین آماری و احتمالاتی استوار است. میخوام این رو بگم که شما میخوایید شبکه طراحی کنید، میخواهید پروتکل بسازید، میخواهید یک پروتکل رو بهبود بدین، میخوایین شبکه ها رو مقایسه کنید و... همگی مبتنی بر روش های ارزیابی کارایی.
نکته دیگه اینکه ارزیابی کارایی دستگاه ها یا کامپیوتر ها تفاوت چندانی با شبکه نداره چیزهایی که توی ارزیابی دستگاه ها استفاده میشود توی شبکه هم استفاده میشود فقط شبکه پارامتر ها و روش ها و نظریه های مختلف بیشتری داره.
ارزیابی کارایی کلا بر روی مباحثی همچون: QoS، GoS، reliability، Resiliency، throughput، Utilization، Availability و... میشه.
یکی از افرادی که خیلی توی ارزیابی تجربه داره و نام آور هست خانم Mor Harchol-Balter است. هر چند بر خلاف چند نفری که قبلا معرفی کرده بودم ایشون بر روی شبکه متمرکز نیست. خانم بالتر دو تا کتاب (کتاب اول و کتاب دوم) در زمینه ارزیابی و نظریه صف با کاربرد توی کامپیوتر نوشته. ایشون سال 2016 به دعوت از ماکروسافت یک presentation داشته برای برخی کارمندان یا طراحان سیستم که بنظرم بشدت قشنگه و کاربردی (اگر از ارزیابی هم سر در نمیارید بنظرم ببینید میتونید متوجه بشید که میشه).
از طرف دیگه هم یکی دیگه هم توی مراسم USINIX یک ارائه از کاربرد نظریه صف توی مدل کردن کامپیوتر ها صحبت کرده که بنظرم بدک نیست. از انگیزه طرف خوشم اومد.

آقای Robert B. Cooper در دانشگاه فلوریدا هم یک course داره که فقط درباره نظریه صف صحبت میکنه. البته ایشون کل زندگیش نظریه صف بوده از سال 1974. ایشون یک course هم برای فرآیندهای تصادفی داره. از طرف دیگه یک course دیگه روی نظریه صف پیشرفته داره. من که دیدم متوجه شدم نظرات اغلب افراد برای نحوه تدریس ایشون بسیار مثبت بوده. اگرم میخواهید شروه کنید اول از فرآیند های تصادفی شروع کنید. ایشون یک مصاحبه ای هم داره که حوصله داشتید اون رو بخونید (شایدم بهش پرداختم اگر جالب).

اما یکی از اشخاص نام آور توی حوزه ارزیابی شبکه های کامپیوتری آقای Moshe Zukerman است. ایشون مقالات خیلی خوب و مهمی توی این حوزه داره. آقای زاکرمن کتاب داره که توی آن درباره مباحث اولیه آماری ساده گفته تا پیشرفته مثل نظریه صف. چیزی که این کتاب رو خاص میکنه در واقع تعداد ویرایش آن و Open Acess بودن آن است. آقای زاکرمن این کتاب رو برای اولین بار در سال 2005 نوشته و تا این لحظه برای این کتاب 27 تا بروز رسانی ثبت شده. بنظرم این کتاب رو تا زمانی که از دنیا بره بروز رسانی میکنه. از طرف دیگه ایشون به مادیات چشم نداشته و کتاب رو در دسترس همگان قرار داده. یک نکته دیگه از این کتاب که بنظرم باید حتما بهش پرداخت رویکرد آموزشی این کتابه. روش آموزشی این کتاب یکطوری هست که حس کنجکاوی و شور و اشتیاق مخاطب رو برانگیخته کنه. در طول توضیحات مباحث آموزشی و پس از آشنایی مخاطب با مطالب اساسی، فرآیند یادگیری رو از طریق طرح سوالات و پاسخ دادن به آن سوالات ادامه میده. اگر نگیم که همه مثال ها و سوالات، میتوانیم بگیم برخی از سوالات کاربردیش توی دنیای واقعی بر اساس مسائل شبکه است. اما بنظرم عیبی که میشه به کتاب گرفت بسیار ساده و خلاصه و کوتاه است. این کامل نبودن کتاب ممکنه برای بعضی افراد خوشایند باشه مثلا من :)
از حلال خوری دیگه ایشون بخوام بگم اینکه تمام مقالاتی که ایشون چاپ کرده توی سایت شخیصش رایگان برای دانلود گذاشته. از مقالات ایشون میشه به عنوان الگویی برای یادگیری تجزیه و تحلیل شبکه استفاده کنید.
یک حرکت جالب دیگه ایشون اینکه با همکار یکی دیگه یک زبان مدل سازی شبکه به نام NetML ساخته که معروف هم هست. از این زبان برای توصیف و مدل سازی شبکه های چند لایه با قابلیت مسیریابی و تخصیص ظرفیت استفاده میشه.
اسلاید های خلاصه این کتاب که زاکرمن تدریس میکنه با رویکرد کاربرد مسائل در شبکه از لینک میشه دانلود کرد و مبانی اولیه آماری البته خلاصش از لینک میشه دانلود کرد. اما مشکلی که این فایل کتاب داره اینکه با برنامه PDF Reader باز میکنی مشکل داره فونتش. اگر میخواهید کتابش رو بخونید توی مرورگر بازش کنید.

یکی دیگر از افرادی که توی حوزه شبکه های لبه یا بهتر بگم محاسبات لبه و QoS کار میکنه آقای Giuliano Casale است. ایشون یک لیستی از آموزش ابزاری که ساختن در یوتیوب دارن. برای طولانی نشدن پست زیاد بهش نمیپردازم.