اصول طراحی لایه های شبکه

اصول طراحی لایه های شبکه

بعضی از اصول مهم طراحی شبکه های کامپیوتری به طراحی لایه ها برمیگردد. بعضی از این اصول را بررسی خواهیم کرد.

هر لایه برای شناسایی فرستنده ها و گیرنده ها به راهکار خاصی نیاز دارد. چون کامپیوترهای زیادی در شبکه وجود  دارد و بعضی از آنها فرآیندهای متعددی دارند. فرآیند هر ماشین به راهکاری نیاز دارد تا مشخص کند که با چه کسی می خواهد صحبت کند. چون چندین مقصد وجود دارد، برای مشخص کردن هر مقصد نیاز به شیوه آدرس دهی خاصی است.

مجموعه دیگری از تصمیمات طراحی، به قوانین انتقال داده ها مربوط می شود. در بعضی از سیستم ها، داده ها فقط در یک جهت جریان می یابند. در بعضی دیگر از سیستم ها، داده ها می توانند در دو جهت جریان یابند. پروتکل شبکه (قرارداد) باید تعداد کانال منطقی در هر اتصال و اولویت آنها را مشخص کند. بسیاری از شبکه ها، برای هر اتصال حداقل دو کانال منطقی در نظر می گیرند، یکی از آنها برای داده های معمولی و دیگری برای داده های فوری.

چون مدارهای ارتباط فیزیکی بدون خطا نیستند، کنترل خطا اصل مهمی است. برنامه های بسیاری برای تشخیص خطا و تصحیح کردن آنها نوشته شده اند. اما هر دو طرف اتصال باید بر سر یکی از آنها توافق کنند. علاوه براین، گیرنده باید بتواند به طریقی به فرستنده بگوید که کدام یک از پیام ها به درستی رسیده اند و کدام ها به درستی دریافت نشده اند.

همه کانال های ارتباطی، ترتیب پیام های ارسالی را حفظ نمی کنند. برای جبران این کار، قرارداد باید این امکان را به گیرنده بدهد که بتواند قطعات پیام را بطور مناسبی سر هم کند. یک راه حل ساده این است که قطعات شماره گذاری شوند، اما این روش به این سوال پاسخی نداده است : با قطعاتی که خارج از ترتیب می آیند چه باید کرد؟

اصلی که در هر لایه شبکه باید مورد توجه قرار گیرد این است که فرستنده سریع با پیام هایش گیرنده کُند را دچار مشکل نکند. راه حل های گوناگونی برای آن پیشنهاد شده است که بحث خواهیم کرد. در بعضی از راه حل ها بازخوردی از فرستنده به گیرنده وجود دارد که وضعیت فعلی گیرنده را مشخص می کند. این بازخورد ممکن است بطور مستقیم یا غیرمستقیم باشد. بعضی دیگر از راه حل ها سرعت فرستنده را در انتقال داده ها محدود می کنند تا با گیرنده هماهنگ شوند. این موضوع کنترل جریان نام دارد.

مسئله دیگری که در هر لایه باید حل شود، عدم توانایی همه فرایندها در پذیرش پیام های طولانی است. این خاصیت منجر به راهکارهایی برای قطعه قطعه کردن پیام، انتقال و سپس سرهم کردن دوباره پیام ها شد. مطلب دیگر این است که بعضی فرایندها اصرار دارند که داده ها را بصورت واحدهای کوچکی انتقال دهند. این روش از کارایی خوبی برخوردار نیست. راه حل این است که چند پیام کوچک را که مقصد آنها یکی است بصورت پیام بزرگ تری درآورد و در طرف دیگر آن را مجددا به قطعات اولیه تجزیه کرد.

اگر ایجاد اتصال جداگانه برای هر جفت از فرایندهایی که میخواهند با هم ارتباط برقرار کنند، ساده نباشد یا گران تمام شود، لایه می تواند برای چندین محاوره ای که مرتبط به هم نیستند، از یک اتصال استفاده کند. تا وقتی که این تسهیم سازی و واتسهیم سازی به وضوح صورت می گیرد، هرلایه می تواند از آن استفاده کند. در مواردی که کل ترافیک مربوط به تمام اتصال ها باید از چند مدار فیزیکی عبور کند، در لایه فیزیکی نیاز به تسهیم سازی است.

اگر بین منبع و مقصد چند مسیر وجود داشته باشد، یک مسیر باید انتخاب شود. گاهی این تصمیم باید بین دو یا چند لایه گرفته شود. بعنوان مثال برای ارسال داده ها از لندن یا رم باید تصمیم سطح بالایی گرفته شود تا مشخص شود که از طریق فرانسه باید منتقل کرد یا از طریق آلمان. این انتخاب به قوانین اختصاصی آنها بستگی دارد. تصمیم سطح پایین برای انتخاب یکی از چند مدار موجود صورت می گیرد. این تصمیم به ترافیک داده ها بستگی دارد. این موضوع را مسیریابی می نامند.