تنسيق حركة مرور الشبكة

تنسيق حركة مرور الشبكة

تنسيق حركة مرور الشبكة (Traffic Shaping)، ويُعرف أيضاً بـ تشكيل حركة المرور، هو تقنية لإدارة عرض النطاق الترددي (Bandwidth Management) تُستخدم في شبكات الحاسوب للتحكم في تدفق البيانات. تعتمد هذه العملية على تأخير بعض أو كل حزم البيانات (Datagrams) لضمان توافقها مع ملف تعريف محدد لحركة المرور، مما يساهم في تحسين الأداء العام للشبكة وضمان جودة الخدمة (QoS).

الهدف من تنسيق حركة المرور

يُستخدم تنسيق حركة المرور لتحقيق عدة أهداف تقنية، منها:

• تحسين الأداء: ضمان حصول تطبيقات معينة على الحد الأدنى من عرض النطاق الترددي المطلوب.
• تقليل زمن التأخير (Latency): منع حدوث ازدحام شديد في الروابط الشبكية، مما يقلل من ارتفاع زمن الاستجابة.
• زيادة النطاق الترددي المتاح: إعطاء الأولوية لأنواع معينة من الحزم على حساب أنواع أخرى أقل أهمية.

من المهم التمييز بين تنسيق حركة المرور وتدقيق حركة المرور (Traffic Policing)؛ فبينما يقوم التنسيق بتأخير الحزم الزائدة في ذاكرة مؤقتة، يقوم التدقيق بإسقاط الحزم التي تتجاوز الحد المسموح به أو وضع علامات عليها.

أنواع تنسيق حركة المرور

تنسيق حركة المرور القائم على التطبيقات

في هذا النوع، تُستخدم أدوات "بصمة التطبيق" (Fingerprinting) لتحديد تطبيقات معينة، ثم تُطبق عليها سياسات التنسيق. ومن الأمثلة الشائعة والمثيرة للجدل استخدام هذه التقنية لـ خنق النطاق الترددي (Bandwidth Throttling) لبرامج مشاركة الملفات من نظير إلى نظير (P2P). ولمواجهة ذلك، تعتمد العديد من البروتوكولات على التشفير لتجاوز عمليات التنسيق القائمة على التطبيقات.

تنسيق حركة المرور القائم على المسار

يتم تنفيذ هذا النوع من التنسيق بناءً على معلومات القفزة السابقة (Previous-hop) أو القفزة التالية (Next-hop) في مسار البيانات.

آلية العمل والوظائف

عندما يصل استهلاك الرابط الشبكي إلى نقطة الازدحام، يرتفع زمن التأخير بشكل ملحوظ. يعمل تنسيق حركة المرور على التحكم في حجم البيانات المرسلة خلال فترة زمنية محددة، أو تحديد الحد الأقصى لمعدل الإرسال (Rate Limiting). يتم تحقيق هذا التحكم دائماً عن طريق تأخير الحزم.

يتم تطبيق التنسيق عادةً عند حواف الشبكة للتحكم في البيانات الداخلة، ولكن يمكن أيضاً تنفيذه بواسطة مصدر حركة المرور نفسه (مثل بطاقة الشبكة) أو عبر عناصر وسيطة داخل الشبكة.

تطبيقات تنسيق حركة المرور

• مزودو خدمات الإنترنت (ISPs): يستخدم المزودون ممارسات إدارة حركة مرور الإنترنت (ITMPs) للتحكم في الموارد التي تستهلكها شبكات مشاركة الملفات مثل BitTorrent.
• مراكز البيانات: تُستخدم التقنية لضمان اتفاقيات مستوى الخدمة (SLAs) لمختلف التطبيقات والمستأجرين الذين يتشاركون نفس الشبكة الفيزيائية.
• تجسير الصوت والفيديو (AVB): يتضمن معيار IEEE 802.1Qav أحكاماً مدمجة لتنسيق حركة المرور لضمان جودة البث.
• الروابط محدودة السعة: في شبكات IP، تؤدي العقد التي تقوم بتخزين الحزم مؤقتاً قبل إرسالها عبر روابط ذات سعة منخفضة (مثل روابط WAN أو الأقمار الصناعية) إلى إحداث تأثير تنسيق غير مقصود.

التنفيذ التقني

يعمل منسق حركة المرور عن طريق تأخير البيانات المقاسة لضمان امتثالها لعقد حركة المرور. يتم تنفيذ القياس باستخدام خوارزميات شهيرة مثل:

• خوارزمية الدلو السريب (Leaky Bucket): تُستخدم عادةً في شبكات ATM.
• خوارزمية دلو الرموز (Token Bucket): تُستخدم بشكل شائع في شبكات IP.

تُخزن الحزم المقاسة في ذاكرة مؤقتة من نوع "الداخل أولاً يخرج أولاً" (FIFO)، حيث يتم تخصيص ذاكرة لكل فئة من فئات حركة المرور. قد يتم إرسال الحزمة فوراً إذا كانت ممتثلة، أو بعد تأخير، أو قد تُفقد تماماً في حالة امتلاء الذاكرة.

حالة التجاوز (Overflow)

بما أن الذاكرة المؤقتة محدودة السعة، يجب التعامل مع حالة الامتلاء. الطريقة الأكثر شيوعاً هي إسقاط الذيل (Tail Drop)، حيث يتم إسقاط أي حزمة تصل والذاكرة ممتلئة، وهو ما يحول العملية فعلياً إلى "تدقيق حركة مرور". وتوجد طرق أكثر تطوراً مثل الكشف المبكر العشوائي (Random Early Detection) لتقليل حدوث هذه المشكلة.

تصنيف حركة المرور

بينما تقوم الأنظمة البسيطة بتنسيق جميع البيانات بشكل موحد، تقوم الأنظمة المتقدمة بـ تصنيف حركة المرور أولاً (بناءً على رقم المنفذ أو البروتوكول)، ثم يتم تنسيق كل فئة بشكل منفصل لتحقيق الأداء المطلوب.