بررسی رفتار متقابل بین روش های زمان بندی و جریان های ترافیکی هجومی

مطالعات و تحقیقات موجود نشان می دهند که جریان های ترافیکی واردشده به یک گره میانی نظیر مسیریاب وسوئیچ در شبکه انتقال داده مانند شبکه های وایمکس وشبکه جهانی اینترنت، اغلب رفتاری هجومی دارد. امّا جریان های ترافیکی هجومی علاوه بر این که ممکن است باعث ازدحام در شبکه شوند، اثرات نامطلوبی بر کیفیت سرویس دهی شبکه می گذارند. با توجه به افزایش کاربردهایی نظیر تلویزیون اینترنتی و بازی های اینترنتی که مولد جریان های ترافیکی هجومی هستند، کنترل اثرات نامطلوب هجمه و برقراری کیفیت سرویس در یک شبکه چند منظوره یک ضرورت به حساب می آید. در این رساله اثر متقابل جریان های ترافیکی هجومی و روش های زمان بندی مورد مطالعه قرار می گیرد. در این مطالعه هم به تغییراتی که باید در ساختار روش های زمان بندی بسته ها- به عنوان یکی از کلیدهای اصلی تامین کیفیت سرویس – بوجود آید، توجه می شود تا سرویس دهی به ترافیک های هجومی کیفیت مطلوب تری داشته باشد و هم افزایش هجمه جریان ترافیک خروجی از یک گره شبکه که در اثر عملکرد روش زمان بندی ایجاد می گردد، مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در این تحقیق، با مطالعه مبانی آنالیز جریان های ترافیکی هجومی یک ساختار ریاضی برای تحلیل ارائه می شود. همچنین شاخص های ارزیابی هجمه در زمان بندی بررسی و با توجه به فقدان شاخصی برای تحلیل روش های زمان بندی برای سرویس دهی به جریان های ترافیکی هجومی، شاخص جدیدی معرفی خواهد شد. بر اساس نگاه جدیدی که در این پژوهش ارائه می شود، دو روش زمان بندی جدید معرفی و ارزیابی می شود. روش های پیشنهادی با توجه به ساختار جدید و با ایجاد تغییراتی در دو روش زمان بندی متداول gps [[12 و scfq [[11 به وجود آمده اند. علاوه بر این که روش های پیشنهادی به صورت تحلیل ریاضی ارزیابی می شوند، این آلگوریتم ها جهت مقایسه با روش های زمان بندی اولیه در در شرایط یکسان و در حالت های گوناگون شبیه سازی می شوند. روش اول پیشنهاد شده که بر اساس توسعه روش gps می باشد، بر حسب تغییر وزن محاورات متناسب با طول صف عمل می کند. در روش gps میزان سرویس و نرخ تخصیص یافته به هر محاوره، به پارامتر ثابتی بستگی دارد که وزن محاوره نامیده می شود. امّا در روش پیشنهادشده، وزن محاورات ثابت نبوده و برحسب شرایط صف به صورت پویا تغییر می کند. البته با تعیین پارامترها و راهکارهایی مراقبت می شود که میزان ارائه سرویس به درخواست های هجومی از حدی فراتر نرود. بدین ترتیب در این روش زمان بندی سعی می شود علاوه بر سرویس دهی منصفانه برحسب نرخ درخواست شده، به جریان های هجومی که درخواست هایی هجومی دارند نیز پاسخ داده شود. در روش دوم، روش زمان بندی scfq برای سرویس دهی به جریان های ترافیکی هجومی ارتقاء داده شده است. در این روش با بازنگری در نحوه محاسبه برچسب زمانی آلگوریتم scfq، پارامتر جدیدی تعریف می شود که بر این اساس می توان به میزان مشخصی سرویسی که به دلیل عدم وجود بسته داده به محاوره داده نشده است را جبران نمود. بدین ترتیب جریان های ترافیکی هجومی که به صورت هجومی درخواست سرویس دارند را به نحو مطلوب تری می توان سرویس داد. هدف دیگر این پژوهش بررسی تاثیر روش های زمان بندی در ایجاد جریان ترافیکی هجومی در شبکه است. اگرچه به دلیل ساختار ساده خانواده چرخشی، این روش های زمان بندی بیشتر مورد توجه سازندگان سوئیچ بوده اند، امّا یکی از مشکلاتی که در این دسته از روش های زمان بندی مشاهده می شود، افزایش هجمه جریان خروجی است به ویژه در هنگامی که وزن محاورات در گستره وسیعی تغییر کنند [[9. افزایش هجمه باعث تغییرات تاخیر و مشکل تامین فضای حافظه برای محاورات هجومی خواهد شد. با عبور جریان ترافیکی از سوئیچهای متعدد این مشکل می تواند تشدید شود. در بخش دیگری از این پژوهش به بررسی رابطه میزان هجمه خروجی یک سرور با روش های گوناگون زمان بندی (ازخانواده روش های چرخشی) پرداخته خواهد شد. براین اساس در این بخش با فرض این که جریان های ترافیکی وارد شده به سرور نرخ بیت ثابتی دارند، اثر روش زمان بندی بر هجمه جریان خروجی بررسی می شود. در این بخش روش جدیدی نیز جهت کنترل میزان هجمه جریان خروجی پیشنهاد می شود. در این روش که سومین روش پیشنهاد شده در این رساله می باشد، یک روش بهبود یافته از خانواده روش های چرخشی ارتقاء داده شده است. در روش پیشنهادی از ساختاری گروهی استفاده شده است، بدین ترتیب که ابتدا محاورات به گروه هایی بر حسب وزن (یا نرخ درخواستی) تقسیم می شوند. روش زمان بندی در دو مرحله انجام می شود. در مرحله اول از میان گروه های موجود یک گروه را انتخاب می کند و در مرحله دوم یک محاوره جهت سرویس دهی مشخص می شود. روش پیشنهادی نسبت به روش اولیه کنترل بیشتری بر روی هجمه ترافیکی جریان خروجی دارد. نشان داده می شود در حالتی که محاورات زیادی با وزن کم وجود داشته باشند، بهبود کارایی روش پیشنهاد شده نسبت به روش اولیه بیشتر به چشم می آید.